Kolme polymeeriä ja kaikki muu
Selluloosa antaa lujuuden, ligniini jäykkyyden, ja hemiselluloosat sitovat ne yhteen. Yhdessä ne muodostavat yli 90 % kuivasta puusta. Loput ovat aineita, jotka liuotin voi pestä pois, sekä tuhkaa.
Soluseinän makromolekulaariset komponentit (selluloosa, hemiselluloosat, ligniini) muodostavat sen tukirangan ja matriisin. Pienimolekyyliset komponentit jaetaan orgaanisiin uuteaineisiin (terpeenit ja hartsihapot, rasvat ja vahat, fenoliset yhdisteet) ja epäorgaaniseen ainekseen, joka jää polton jälkeen tuhkaksi.
Havupuut ja lehtipuut
Havupuissa on enemmän ligniiniä ja erilainen, mannaanirikas hemiselluloosakoostumus. Lehtipuissa on vähemmän ligniiniä mutta enemmän ksylaania. Selluloosaa on suunnilleen yhtä paljon.
Sjöströmin mukaan metsämänty sisältää 40,0 % selluloosaa, 16,0 % glukomannaania, 8,9 % glukuronoksylaania ja 27,7 % ligniiniä; rauduskoivu 41,0 % selluloosaa, 2,3 % glukomannaania, 27,5 % glukuronoksylaania ja 22,0 % ligniiniä. Havupuun ligniini on guajasyyliligniiniä, lehtipuun ligniini guajasyyli-syringyyliligniiniä; lehtipuiden ksylaanit ovat voimakkaasti asetyloituneita.
Alkuaineet
Atomien tasolla puu on eri puulajeilla hämmästyttävän samanlaista: puolet hiiltä, lähes puolet happea ja hieman vetyä. Typpeä ja mineraaliainesta on hyvin vähän.
Puun alkuainekoostumus: noin 50 % C, 6 % H ja 44 % O; typpeä yleensä vain muutama prosentin kymmenesosa tai vähemmän. Lauhkean vyöhykkeen puiden tuhkapitoisuus on yleensä 0,2-0,5 % ja lähes aina alle 1 %, pääasiassa kalsiumia, kaliumia ja magnesiumia. Kuoressa on selvästi enemmän tuhkaa ja uuteaineita kuin puussa.
Miten puuta analysoidaan
Koostumus mitataan vaihe vaiheelta. Ensin liuotin pesee pois hartsit ja rasvat. Sitten vahva happo liuottaa hiilihydraatit, ja ligniini jää jäljelle. Erikseen mieto hapetin poistaa ligniinin ja jättää kaikki hiilihydraatit yhteen.
Jauhettu puu uutetaan orgaanisilla liuottimilla (esimerkiksi asetonilla tai etanoli-tolueenilla). Klason-ligniini on jäännös, joka jää 72-prosenttisella rikkihapolla käsittelyn ja laimeassa hapossa keittämisen jälkeen. Holoselluloosa (polysakkaridit yhteensä) saadaan happamalla natriumkloriittidelignifioinnilla. Alfaselluloosa on se holoselluloosan osa, joka ei liukene 17,5-prosenttiseen NaOH:hon. Polysakkaridikoostumus lasketaan täydellisen hydrolyysin jälkeen kromatografisesti määritetyistä monosakkarideista.
Miksi koostumus vaihtelee
Jopa saman puun sisällä kemia vaihtelee: sydänpuussa on enemmän pihkaa, lylypuussa enemmän ligniiniä, kuoressa enemmän tuhkaa. Siksi taulukkoarvot ovat aina keskiarvoja.
Koostumus riippuu rungon vyöhykkeestä (pintapuu ja sydänpuu eroavat uuteainepitoisuudeltaan), puun iästä (nuorpuu ja kypsä puu), reaktiopuusta (lylypuu on ligniinirikkaampaa, vetopuu selluloosarikkaampaa) ja kasvuoloista. Puulajien vertailu edellyttää samalla menetelmällä saatuja tietoja.
Keskeiset tiedot
- polysakkaridit
- 65-75 %
- ligniini
- 18-35 %
- mänty: ligniini
- 27,7 %
- koivu: ksylaani
- 27,5 %
- hiili
- noin 50 %
- tuhka
- yleensä 0,2-0,5 %
Luvun lähteet
- Sjöström E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993.
- Pettersen R.C. The chemical composition of wood. In: Rowell R.M. (ed.) The Chemistry of Solid Wood. Advances in Chemistry Series 207. Washington, DC: American Chemical Society, 1984, pp. 57-126.
- Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров: учебник. 2-е изд. СПб.: Лань, 2010.
- Fengel D., Wegener G. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Berlin; New York: De Gruyter, 1984.