Συντήρηση του ξύλου

Η συντήρηση του ξύλου (αγγλ. Wood preservation) είναι αντικείμενο που περιλαμβάνει όλα τα μέτρα που λαμβάνονται για να διασφαλιστεί η αντοχή και η μεγάλη διάρκεια ζωής του ξύλου στις κατασκευές. Ως αντικείμενο, εμπίπτει στο πεδίο της τεχνολογίας του ξύλου. Εκτός από τα μέτρα συντήρησης δομικής ξυλείας, υπάρχουν ορισμένα χημικά συντηρητικά και διαδικασίες (γνωστές ως τεχνικές προστασίας ξυλείας ή εμποτισμός ξυλείας υπό υψηλή πίεση) που μπορούν να επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής του ξύλου και εν γένει των ξύλινων κατασκευών. Αυτά τα μέτρα γενικά αυξάνουν την ανθεκτικότητα και την αντίστασή του από την καταστροφή από έντομα ή μύκητες, ή και τους τερμίτες (ίσως τον σοβαρότερο εχθρό του ξύλου).

 Όπως προτάθηκε από τον ερευνητή δρ. Richardson, η συντήρηση του ξύλου έχει εφαρμοστεί για όσο διάστημα υπάρχει η ίδια η χρήση του ξύλου. Υπάρχουν καταγραφές συντήρησης του ξύλου που καταγράφηκαν στην Αρχαία Ελλάδα κατά τη διάρκεια της κυριαρχίας του Μεγάλου Αλεξάνδρου, όπου ξυλεία γεφυρών εμποτίζονταν με βραστό ελαιόλαδο επί ώρες. Οι Ρωμαίοι προστάτευαν τα πολεμικά σκάφη τους πασαλείβοντας τη ξυλεία με κατράμι. Κατά τη διάρκεια της βιομηχανικής επανάστασης, η συντήρηση ξύλου έγινε ο ακρογωνιαίος λίθος της βιομηχανίας επεξεργασίας και συντήρησης του ξύλου. Εφευρέτες όπως οι Bethell, Boucherie, Burnett και Kyan πραγματοποίησαν ιστορικές εξελίξεις στη συντήρηση του ξύλου, με τις πρωταρχικές λύσεις και καινοτομικές διαδικασίες που πρότειναν, για την εποχή εκείνη. Μεγάλη ανάπτυξη είχαμε το τελευταίο μισό του 19ου αιώνα με την προστασία των ξύλινων στρωτήρων των νέων τότε σιδηροδρομικών γραμμών με κρεόζωτο. Το εμποτισμένο ξύλο χρησιμοποιήθηκε κυρίως για βιομηχανικές, γεωργικές και άλλες εφαρμογές, όπου εξακολουθεί να χρησιμοποιείται, έως ότου η χρήση του αυξήθηκε σημαντικά, τουλάχιστον στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής, τη δεκαετία του ‘70, καθώς οι ιδιοκτήτες (ξύλινων) κατοικιών άρχισαν να κατασκευάζουν ξύλινα δάπεδα, επενδύσεις οικιών κ.ά. Η καινοτομία στα εμποτισμένα προϊόντα ξυλείας συνεχίζεται μέχρι σήμερα, με τους καταναλωτές, όμως, να ενδιαφέρονται για λιγότερο τοξικά υλικά. Το ξύλο που έχει υποστεί προστατευτικό εμποτισμό υπό πίεση (impregnated wood) με εγκεκριμένες συντηρητικές εμποτιστικές ουσίες έχει περιορισμένο κίνδυνο. Στις 31 Δεκεμβρίου του 2003, η Αμερικανική βιομηχανία ξύλου σταμάτησε να επεξεργάζεται δομική ξυλεία με άλατα με αρσενικό, χρώμιο και χαλκό (γνωστό ως CCA). Αυτή ήταν μια εθελοντική συμφωνία με τον Οργανισμό Προστασίας του Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών. Το CCA αντικαταστάθηκε από συντηρητικά με βάση το χαλκό, με εξαιρέσεις για ορισμένες βιομηχανικές χρήσεις.Τα άλατα CCA μπορούν να χρησιμοποιηθούν για προϊόντα εξωτερικού χώρου, όπως κατασκευές εκτός κατοικιών, λ.χ. προβλήτες, αποβάθρες και αγροτικά κτίρια. Οι χημικές ουσίες δηλ. οι εμποτιστικές ουσίες του ξύλου για τη συντήρηση και προστασία του δεν είναι διαθέσιμες απευθείας στο κοινό και απαιτείται ειδική έγκριση για εισαγωγή ή αγορά, ανάλογα με το προϊόν και τη δικαιοδοσία, όπου χρησιμοποιείται. Οι όροι αδειοδότησης διαφέρουν πολύ, ανάλογα με τις συγκεκριμένες χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται και τη χώρα χρήσης. Παρόλο που τα συντηρητικά χρησιμοποιούνται για την προστασία της ξυλείας, η διατήρηση της ξυλείας προστατεύει τα φυσικά δάση, επιτρέποντας έτσι στα προϊόντα ξύλου να διαρκούν περισσότερο. Οι προηγούμενες κακές πρακτικές στη βιομηχανία ξύλου (19ου αιώνα και μέσα 20ου αιώνα) έχουν αφήσει ρύπανση με μολυσμένο νερό αλλά και εδάφη, πλησίον των εργοστασίων επεξεργασίας ξύλου (εμποτιστήρια ξυλείας), σε ορισμένες περιπτώσεις. Ωστόσο, σύμφωνα με τις τρέχουσες εγκεκριμένες βιομηχανικές πρακτικές, όπως εφαρμόζονται στην Ευρώπη, τη Βόρεια Αμερική, την Αυστραλία, τη Νέα Ζηλανδία, και την Ιαπωνία, οι αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις αυτών των διαδικασιών, πλέον είναι ελάχιστες. Το ξύλο που έχει υποστεί εμποτισμό με σύγχρονα συντηρητικά (κυρίως άλατα χαλκού και αζόλες) είναι ασφαλές στο χειρισμό, λαμβάνοντας υπόψη τις κατάλληλες προφυλάξεις χειρισμού και τα μέτρα προσωπικής προστασίας. Ωστόσο, η εμποτισμένη ξυλεία δεν πρέπει να καίγεται, και στο τέλος του κύκλου ζωής της, πρέπει να αποσύρεται με συγκεκριμένο τρόπο. Πρόσφατα, εισήχθησαν στην παγκόσμια αγορά και συντηρητικά που περιέχουν χαλκό με τη μορφή μικρο- και νάνο- σωματιδίων, με τις ονομασίες MCQ ή MCA. Οι κατασκευαστές δηλώνουν ότι αυτά τα προϊόντα είναι ασφαλή. Τα χημικά συντηρητικά (εμποτιστικές ουσίες του ξύλου) μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες: συντηρητικά διαλυτά στο νερό (άλατα χαλκού και αζόλες), συντηρητικά διαλυτά σε έλαια (κρεόζωτο, πενταχλωροφαινόλη, ναφθενικός χαλκός), και τέλος, συντηρητικά διαλυμένα σε οργανικούς διαλύτες (LOSPs). Το βορικό οξύ, τα οξείδια του και τα βορικά άλατα (λ.χ. βόρακας) είναι αποτελεσματικά συντηρητικά ξύλου και είναι διαθέσιμα με διάφορες εμπορικές ονομασίες σε όλο τον κόσμο. Μία από τις πιο κοινές ενώσεις που χρησιμοποιούνται, είναι το τετραένυδρο οκταβορικό νάτριο (γνωστό ως DOT). Το ξύλο που έχει εμποτιστεί με βορικά είναι χαμηλής τοξικότητας για τον άνθρωπο και δεν περιέχει χαλκό ή άλλα βαρέα μέταλλα. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα περισσότερα άλλα συντηρητικά, οι βορικές ενώσεις χημικώς δεν «φιξάρονται» καλά στο ξύλο και μπορούν να εκπλυθούν εν μέρει εάν εκτίθενται επανειλημμένα σε νερό ή υψηλές σχετικές υγρασίες. Παρόλο που η έκπλυση δεν μειώνει τις συγκεντρώσεις βορίου κάτω από κρίσιμα επίπεδα για την πρόληψη της ανάπτυξης μυκήτων. Επίσης, τα βορικά άλατα δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπου εκτίθενται σε επαναλαμβανόμενη επαφή με βροχή, απευθείας με το νερό ή, σε άμεση επαφή με το έδαφος.Οι ενώσεις βορικού - ψευδαργύρου (βλ. βορικός ψευδάργυρος) είναι λιγότερο ευαίσθητες για έκπλυση από τις ενώσεις βορικών και βορικού νατρίου, αλλά επίσης δεν συνιστώνται για χρήση κοντά από το έδαφος, ή σε επαφή με αυτό.Το πρόσφατο ενδιαφέρον για ξυλεία χαμηλής τοξικότητας για οικιακές χρήσεις, μαζί με νέους κανονισμούς που έχουν επιβληθεί, οι οποίοι που περιορίζουν κάποια συντηρητικά ξύλου, έχει οδηγήσει στην επανεμφάνιση της χρήσης δομικής ξυλείας που είναι εμποτισμένη υπό πίεση με βορικά, ιδίως για υπόστρωμα δαπέδων και εσωτερικά ξύλινα δομικά στοιχεία. Στην Αυστραλία, το ινστιτούτο έρευνας CSIRO έχει αναπτύξει οργανοβορικά άλατα που είναι πολύ πιο ανθεκτικά στην έκπλυση, με ταυτόχρονα καλή προστασία της ξυλείας από προσβολές τερμιτών και μυκήτων. Το κόστος παραγωγής αυτών των βελτιωμένων βορικών αλάτων είναι ακόμα υψηλό, αλλά σήμερα είναι κατάλληλα για ορισμένες εξειδικευμένες εφαρμογές. Σε μια διαδεδομένη τεχνική, για τον εμποτισμό της ξυλείας, που περιλαμβάνει άλατα που περιέχουν χαλκό (Cu), χρώμιο (Cr) και αρσενικό (As), γνωστά ως άλατα CCA (Chromated copper arsenate), ο χαλκός είναι το κύριο μυκητοκτόνο, το αρσενικό είναι δευτερεύον μυκητοκτόνο αλλά και εντομοκτόνο, και το χρώμιο είναι ένα στερεωτικό που παρέχει επίσης ανθεκτικότητα στην υπεριώδη ακτινοβολία (UV). Η εμποτισμένη με άλατα CCA φέρει μια πρασινωπή απόχρωση, ενώ το CCA είναι ένα συντηρητικό που είναι εξαιρετικά διαδεδομένο για δεκαετίες, από τη δεκαετία του ’50 στις ΗΠΑ. Στη διαδικασία εμποτισμού υπό πίεση, εφαρμόζεται ένα υδατικό διάλυμα CCA (συνήθως σε 5-10% στερεά) χρησιμοποιώντας έναν κύκλο κενού και πίεσης, και στη συνέχεια, η ξυλεία στοιβάζεται για να υποστεί ξήρανση. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, γίνεται και το «φιξάρισμα» των χημικών συστατικών με τη λιγνίνη και την κυτταρίνη του ξύλου. Η διαδικασία αυτή μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορες ποσότητες συντηρητικού σε διάφορα επίπεδα πίεσης για την προστασία του ξύλου από τα αυξανόμενα επίπεδα επίθεσης από βιοτικούς εχθρούς. Κατά την τελευταία δεκαετία, εκφράστηκαν ανησυχίες ότι οι χημικές ουσίες (κυρίως του αρσενικού) ενδέχεται να εκπλυθούν από το ξύλο στο περιβάλλον έδαφος, με αποτέλεσμα συγκεντρώσεις υψηλότερες από τα φυσικά επίπεδα να ανευρίσκονται. Την 1η Ιανουαρίου 2004, ο Οργανισμός Προστασίας του Περιβάλλοντος (EPA) στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής ήρθε σε εθελοντική συμφωνία με τη βιομηχανία ξύλου για να αρχίσει να περιορίζει τη χρήση αλάτων CCA, σε κατεργασμένη ξυλεία σε οικιακές και εμπορικές κατασκευές, με εξαίρεση τις θεμελιώσεις, τους στρωτήρες, και ορισμένες άλλες εφαρμογές (γέφυρες, στηθαία οδών, αγροτικές περιφράξεις). Αυτό έγινε σε μια προσπάθεια να μειωθεί η χρήση αρσενικού και να αυξηθεί η περιβαλλοντική ασφάλεια.