Nghiên Cứu Độ Bền Sinh Học Của Gỗ Sa Mộc Qua Phương Pháp Nhiệt

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Khái niệm xử lý gỗ bằng phương pháp nhiệt - cơ

1.2. Tổng quan về nghiên cứu xử lý gỗ bằng phương pháp nhiệt – cơ

1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

1.2.3. Nghiên cứu về ảnh hưởng của xử lý nhiệt – cơ đến độ bền sinh học của gỗ

1.2.4. Nghiên cứu trên thế giới về ảnh hưởng của xử lý nhiệt - cơ đến độ bền sinh học của gỗ

1.2.5. Nghiên cứu tại Việt Nam về ảnh hưởng của xử lý gỗ bằng phương pháp nhiệt - cơ đến độ bền sinh học của gỗ

1.2.6. Kết luận rút ra từ tổng quan

1.2.7. Ưu nhược điểm của xử lý nhiệt - cơ

1.2.8. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt-cơ đến độ bền sinh học của gỗ

1.2.9. Khoảng trị số (nhiệt độ, thời gian, tỷ suất nén) các công trình đã công bố

1.3. Định hướng nghiên cứu của luận án

1.4. Cách tiếp cận nghiên cứu

1.5. Mục tiêu nghiên cứu

1.5.1. Mục tiêu tổng quát

1.5.2. Mục tiêu cụ thể

1.6. Đối tượng nghiên cứu của luận án

1.7. Phạm vi nghiên cứu

1.8. Ý nghĩa nghiên cứu của luận án

1.8.1. Ý nghĩa khoa học

1.8.2. Ý nghĩa thực tiễn

2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ GỖ

2.1. Cấu trúc của gỗ

2.2. Thành phần hóa học của gỗ

2.3. Lý thuyết về xử lý nhiệt - cơ

2.3.1. Các chuyển hoá trong gỗ khi xử lý bằng phương pháp nhiệt - cơ

2.3.2. Sự biến đổi thành phần hóa học và ảnh hưởng của nó đến tính chất gỗ xử lý nhiệt

2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gỗ xử lý bằng phương pháp nhiệt - cơ

2.4.1. Một số yếu tố ảnh hưởng của xử lý nhiệt – cơ đến độ bền sinh học của gỗ

2.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền sinh học của gỗ

2.4.3. Ảnh hưởng của tỷ suất nén đến độ bền sinh học của gỗ

2.5. Nấm hại gỗ

2.5.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nấm

2.5.2. Một số loại nấm hại gỗ

2.5.3. Hệ enzym thủy phân của nấm

2.6. Tổng quan về mối

2.6.1. Đặc tính sinh vật học của mối

2.6.2. Biện pháp phòng trừ mối

3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Nội dung nghiên cứu

3.2. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến độ bền sinh học của gỗ Sa mộc

3.3. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt - cơ đến một số tính chất vật lý, cơ học của gỗ Sa mộc

3.4. Vật liệu nghiên cứu

3.5. Chủng nấm, loài mối

3.6. Phương pháp nghiên cứu

3.7. Phạm vi nghiên cứu của luận án

3.8. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

3.9. Các bước thực nghiệm

3.10. Kiểm tra tính chất vật lý và cơ học của gỗ sau khi xử lý nhiệt – cơ

3.11. Phương pháp xác định khả năng kháng nấm mục của gỗ sau khi xử lý nhiệt – cơ

3.12. Phương pháp xác định khả năng kháng nấm mốc của gỗ sau khi xử lý nhiệt – cơ

3.13. Phương pháp xác định khả năng chống mối của gỗ Sa mộc sau khi được xử lý nhiệt – cơ

3.14. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến độ bền sinh học của gỗ Sa mộc

4.2. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến khả năng kháng nấm mục trắng của gỗ Sa mộc

4.3. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến khả năng kháng nấm mục nâu của gỗ Sa mộc

4.4. Ảnh hưởng của các thông số xử lý nhiệt - cơ đến khả năng kháng nấm mốc của gỗ Sa mộc

4.5. Thành phần hóa học của gỗ Sa mộc xử lý nhiệt – cơ

4.6. Thành phần hóa học của gỗ Sa mộc xử lý nhiệt – cơ sau khi thử nghiệm với nấm

4.7. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến khả năng kháng mối của gỗ Sa mộc

4.8. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến một số tính chất vật lý của gỗ Sa mộc

4.9. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến độ ẩm của gỗ Sa mộc

4.10. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến khối lượng riêng của gỗ Sa mộc

4.11. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến khả năng chống hút nước của gỗ Sa mộc

4.12. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến một số tính chất cơ học của gỗ Sa mộc

4.13. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến độ bền nén dọc của gỗ Sa mộc

4.14. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến độ bền uốn tĩnh của gỗ Sa mộc

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Độ Bền Sinh Học Gỗ Sa Mộc SEO

Gỗ Sa Mộc (Cunninghamia lanceolata) là một loại gỗ phổ biến tại Việt Nam, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, giống như các loại gỗ khác, Sa Mộc dễ bị tấn công bởi nấm mốc, mối mọt và các tác nhân sinh học khác, làm giảm độ bền sinh học. Các phương pháp bảo quản gỗ truyền thống thường sử dụng hóa chất độc hại, gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người. Nghiên cứu về các phương pháp xử lý gỗ thân thiện với môi trường, như phương pháp nhiệt - cơ, đang ngày càng được quan tâm. Phương pháp nhiệt - cơ có tiềm năng cải thiện đáng kể độ bền sinh học của gỗ Sa Mộc mà không cần sử dụng hóa chất độc hại. Mục tiêu là tạo ra các sản phẩm gỗ Sa Mộc bền vững, an toàn và thân thiện với môi trường.

1.1. Khái niệm và Ưu điểm của Xử Lý Nhiệt Cơ Cho Gỗ

Xử lý nhiệt - cơ là phương pháp kết hợp giữa gia nhiệt và nén ép để biến đổi cấu trúc gỗ, làm tăng khối lượng riêng, độ cứng và độ bền. Phương pháp này không sử dụng hóa chất, do đó an toàn và thân thiện với môi trường. Theo nghiên cứu của [26], xử lý nhiệt - cơ có thể làm giảm khả năng hút nước của gỗ, từ đó hạn chế sự phát triển của nấm mốc và mối mọt. Ưu điểm chính của phương pháp này là cải thiện độ bền sinh học và cơ học của gỗ mà không gây ô nhiễm môi trường. Sản phẩm gỗ sau xử lý có tính ổn định kích thước cao, ít bị cong vênh, nứt nẻ.

1.2. Tầm Quan Trọng của Nghiên Cứu Độ Bền Sinh Học Gỗ Sa Mộc

Nghiên cứu độ bền sinh học của gỗ Sa Mộc sau khi xử lý nhiệt - cơ có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình xử lý và mở rộng ứng dụng của loại gỗ này. Việc xác định các thông số xử lý tối ưu (nhiệt độ, thời gian, áp suất) sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ gỗ, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng để sản xuất các sản phẩm gỗ Sa Mộc có độ bền cao, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong xây dựng, nội thất và các ngành công nghiệp khác.

II. Thách Thức Gỗ Sa Mộc và Vấn Đề Bị Phân Hủy Sinh Học

Gỗ Sa Mộc, mặc dù có nhiều ưu điểm về mặt thẩm mỹ và dễ gia công, nhưng lại có nhược điểm là dễ bị phân hủy bởi các tác nhân sinh học. Nấm mốc, mối mọt và các loại vi sinh vật khác có thể tấn công và phá hủy cấu trúc gỗ, làm giảm độ bền và tuổi thọ của sản phẩm. Vấn đề này gây ra nhiều thiệt hại kinh tế cho người sử dụng và các nhà sản xuất. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để bảo vệ gỗ Sa Mộc khỏi sự tấn công của các tác nhân sinh học là vô cùng cần thiết. Giải pháp xử lý nhiệt - cơ có thể là một hướng đi đầy hứa hẹn.

2.1. Các Tác Nhân Gây Phân Hủy Gỗ Sa Mộc Phổ Biến

Các tác nhân chính gây phân hủy gỗ Sa Mộc bao gồm nấm mục (mục nâu, mục trắng), nấm mốc và các loại côn trùng (mối, mọt). Nấm mục sử dụng các enzyme để phân hủy cellulose và lignin trong gỗ, làm giảm độ bền cơ học. Nấm mốc gây mất thẩm mỹ và có thể gây hại cho sức khỏe con người. Mối và mọt đục khoét gỗ, tạo ra các lỗ hổng và làm suy yếu cấu trúc. Việc xác định chính xác các tác nhân gây hại giúp lựa chọn phương pháp bảo vệ gỗ phù hợp.

2.2. Ảnh Hưởng Của Điều Kiện Môi Trường Đến Độ Bền Gỗ

Điều kiện môi trường, đặc biệt là độ ẩm và nhiệt độ, có ảnh hưởng lớn đến độ bền sinh học của gỗ. Độ ẩm cao tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nấm mốc và các vi sinh vật gây hại. Nhiệt độ thích hợp cũng thúc đẩy quá trình phân hủy gỗ. Gỗ Sa Mộc được sử dụng ở những nơi có độ ẩm cao hoặc tiếp xúc trực tiếp với nước sẽ dễ bị hư hỏng hơn. Do đó, cần có các biện pháp bảo vệ gỗ để chống lại tác động của môi trường.

III. Phương Pháp Nhiệt Cơ Giải Pháp Nâng Cao Độ Bền Gỗ

Phương pháp nhiệt - cơ là một giải pháp hiệu quả để cải thiện độ bền của gỗ Sa Mộc mà không cần sử dụng hóa chất độc hại. Quá trình xử lý bao gồm gia nhiệt gỗ ở nhiệt độ cao kết hợp với nén ép cơ học. Nhiệt độ cao làm thay đổi cấu trúc hóa học của gỗ, giảm khả năng hút nước và tăng khả năng chống lại sự tấn công của nấm mốc và mối mọt. Nén ép cơ học làm tăng khối lượng riêng và độ bền cơ học của gỗ. Kết quả là, gỗ Sa Mộc sau khi xử lý nhiệt - cơ có độ bền cao hơn, tuổi thọ kéo dài hơn và ít bị ảnh hưởng bởi các tác nhân sinh học.

3.1. Cơ Chế Tác Động của Nhiệt Độ và Áp Suất Lên Cấu Trúc Gỗ

Nhiệt độ cao làm biến đổi các thành phần hóa học của gỗ, đặc biệt là hemicellulose, làm giảm tính háo nước của gỗ. Áp suất nén làm tăng khối lượng riêng của gỗ, làm giảm kích thước lỗ rỗng và hạn chế sự xâm nhập của nấm mốc và mối mọt. Theo nghiên cứu [67], áp suất nén cần được kiểm soát để tránh làm phá hủy cấu trúc gỗ và giảm độ đàn hồi. Sự kết hợp hài hòa giữa nhiệt độ và áp suất là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu quả xử lý tối ưu.

3.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Xử Lý Nhiệt Cơ

Hiệu quả xử lý nhiệt - cơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ xử lý, thời gian xử lý, áp suất nén, độ ẩm của gỗ và loại gỗ. Nhiệt độ quá cao có thể làm cháy gỗ, trong khi nhiệt độ quá thấp không đủ để làm thay đổi cấu trúc. Thời gian xử lý cần đủ để các phản ứng hóa học diễn ra hoàn toàn. Áp suất nén cần phù hợp với loại gỗ để tránh làm hỏng cấu trúc. Độ ẩm của gỗ cũng ảnh hưởng đến khả năng dẫn nhiệt và hiệu quả nén ép.

IV. Nghiên Cứu Độ Bền Sinh Học Gỗ Sa Mộc Sau Xử Lý Nhiệt Cơ

Nghiên cứu đánh giá độ bền sinh học của gỗ Sa Mộc sau khi xử lý nhiệt - cơ là bước quan trọng để xác định hiệu quả của phương pháp này. Các thí nghiệm được thực hiện để kiểm tra khả năng chống lại sự tấn công của nấm mục, nấm mốc và mối mọt. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng gỗ Sa Mộc sau khi xử lý nhiệt - cơ có độ bền cao hơn đáng kể so với gỗ chưa qua xử lý. Phương pháp này có tiềm năng trở thành một giải pháp bảo vệ gỗ hiệu quả và thân thiện với môi trường.

4.1. Phương Pháp Đánh Giá Độ Bền Sinh Học Của Gỗ

Có nhiều phương pháp để đánh giá độ bền sinh học của gỗ, bao gồm phương pháp thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và phương pháp thử nghiệm ngoài trời. Phương pháp thử nghiệm trong phòng thí nghiệm sử dụng các chủng nấm và côn trùng đã được xác định để tấn công gỗ trong điều kiện kiểm soát. Phương pháp thử nghiệm ngoài trời đặt các mẫu gỗ ở môi trường tự nhiên và theo dõi sự phát triển của các tác nhân gây hại. Kết quả thử nghiệm được sử dụng để so sánh độ bền của gỗ đã qua xử lý và gỗ chưa qua xử lý.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu Thực Nghiệm và Thảo Luận

Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng xử lý nhiệt - cơ có thể làm giảm đáng kể tỷ lệ hao hụt khối lượng của gỗ Sa Mộc khi tiếp xúc với nấm mục. Ví dụ, theo bảng 4, tỷ lệ hao hụt khối lượng của gỗ xử lý với nấm Lentinula edodes giảm đáng kể so với gỗ đối chứng. Hình 12 cho thấy hình ảnh cấu tạo gỗ Sa Mộc biến tính dưới kính hiển vi điện tử sau khi tiếp xúc với C.puteana M1. Các kết quả này chứng minh rằng xử lý nhiệt - cơ có hiệu quả trong việc cải thiện độ bền sinh học của gỗ Sa Mộc.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Triển Vọng của Gỗ Sa Mộc Biến Tính

Gỗ Sa Mộc sau khi được xử lý bằng phương pháp nhiệt - cơ có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Với độ bền cao hơn, gỗ Sa Mộc biến tính có thể được sử dụng để sản xuất đồ nội thất, vật liệu xây dựng, ván sàn và các sản phẩm gỗ khác. Việc sử dụng gỗ Sa Mộc biến tính giúp giảm thiểu việc sử dụng các loại gỗ quý hiếm, góp phần bảo vệ rừng và môi trường. Phương pháp nhiệt - cơ có tiềm năng phát triển thành một công nghệ xử lý gỗ bền vững và hiệu quả.

5.1. Các Lĩnh Vực Ứng Dụng Tiềm Năng Của Gỗ Sa Mộc

Gỗ Sa Mộc đã qua xử lý nhiệt - cơ có thể được sử dụng trong xây dựng (cửa, khung, kèo), nội thất (bàn ghế, tủ, giường), ván sàn, đồ thủ công mỹ nghệ, và nhiều ứng dụng khác. Độ bền và tính ổn định kích thước cao giúp gỗ Sa Mộc biến tính phù hợp với nhiều điều kiện sử dụng khác nhau. Đặc biệt, gỗ Sa Mộc biến tính có thể được sử dụng trong các ứng dụng ngoài trời, nơi mà gỗ thường xuyên tiếp xúc với nước và ánh nắng mặt trời.

5.2. Thúc Đẩy Phát Triển Công Nghệ Xử Lý Gỗ Bền Vững

Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý nhiệt - cơ cho gỗ Sa Mộc góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp gỗ bền vững. Công nghệ này giúp tăng giá trị sử dụng của gỗ, giảm thiểu lượng gỗ thải, và giảm tác động tiêu cực đến môi trường. Hơn nữa, việc ứng dụng công nghệ nhiệt - cơ có thể tạo ra các sản phẩm gỗ có chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu của thị trường trong và ngoài nước.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Độ Bền

Nghiên cứu về độ bền sinh học của gỗ Sa Mộc sau khi xử lý nhiệt - cơ đã mang lại những kết quả tích cực, mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi của phương pháp này. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn, như tối ưu hóa quy trình xử lý, tìm hiểu cơ chế tác động của các thông số xử lý đến cấu trúc gỗ, và đánh giá độ bền của gỗ trong thời gian dài. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ giúp hoàn thiện công nghệ nhiệt - cơ và nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên gỗ Sa Mộc.

6.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng xử lý nhiệt - cơ có thể cải thiện đáng kể độ bền sinh học và cơ học của gỗ Sa Mộc. Gỗ sau xử lý có khả năng chống lại sự tấn công của nấm mốc và mối mọt tốt hơn, có khối lượng riêng và độ bền cao hơn. Các thông số xử lý (nhiệt độ, thời gian, áp suất) có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý.

6.2. Đề Xuất Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Gỗ Sa Mộc

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình xử lý nhiệt - cơ cho gỗ Sa Mộc, nghiên cứu ảnh hưởng của các chất phụ gia đến độ bền và tính chất của gỗ, và đánh giá độ bền của gỗ trong điều kiện sử dụng thực tế. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu về kinh tế để đánh giá tính khả thi của việc ứng dụng công nghệ nhiệt - cơ vào sản xuất.

Độ Bền Sinh Học Của Gỗ Sa Mộc (Cunninghamia lanceolata) Xử Lý Bằng Phương Pháp Nhiệt - Cơ