Mikrowellenbehandlung als Alternative zur phytosanitären Hitzebehandlung von Holz: Machbarkeitsstudie

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: WHFF 2004.09

Schlüsselwörter (Deutsch)

Holzschutz, Mikrowellenbehandlung,
Hitzebehandlung, ISPM 15, Thermographie,
Durchlaufverfahren

Schlüsselwörter (Englisch)

timber preservation, microwave, treatment, head treatment, ISPM 15, thermography, online treatment

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Um die Verschleppung von Quarantäneorganismen mittels Verpackungsholz zu verhindern wurde der internationale Standard ISPM 15 erarbeitet. Dieser
schreibt vor, dass Holz, welches für Verpackungen verwendet wird, phytosanitär behandelt sein muss. Der ISPM 15 beschreibt zwei ehandlungsverfahren. In der Schweiz ist nur die Hitzebehandlung zugelassen jedoch nicht die Begasung mit Methylbromid. Die wichtigsten Exportländer der Schweiz ausserhalb der EU verlangen eine Behandlung für Holzverpackungen. Für die Hitzebehandlung nach ISPM 15 muss das Holz über den ganzen Querschnitt für 30 Minuten auf mindestens 56°C erwärmt werden. Im Rahmen dieses Projektes wurden die technische und wirtschaftliche Machbarkeit der Mikrowellenbehandlung im Durchlaufverfahren für Verpackungsmaterialien aus Holz untersucht. Die Versuche wurden in einer Multimode Mikrowellenanlage mit einer Betriebsfrequenz von 2,45 GHz durchgeführt. Die Temperaturverteilung an der Oberfläche und im Innern des Holzes wurde mittels einer Infrarot Thermographiekamera gemessen. Die wirtschaftliche Machbarkeit wurde anhand einer Abklärung der Marktsituation und den Energiekosten durchgeführt. 
Die Ergebnisse zeigen, dass Holz mittels Mikrowellen in kürzester Zeit über das gesamte Volumen erwärmt werden kann. Die Aufheizphase für 50 mm dicke Klotzbretter liegt bei ein bis zwei Minuten. Diese Aufheizphase dauert bei den momentan angewandten, konventionellen Verfahren mehrere Stunden, hierzu kommt noch die Aufwärmzeit der Trocknungskammer auf die Solltemperatur. Eine weitere Reduktion der Behandlungszeit scheint möglich zu sein, da zu erwarten ist, dass die Mikrowellen einen direkten Einfluss auf die Insekten haben. Dies wurde im Rahmen dieses Projekts jedoch nicht untersucht. Die technische Machbarkeit der Hitzebehandlung in einer Mikrowellenanlage mittels Durchlaufverfahren wurde im Rahmen dieses Projektes bewiesen, eventuell in Kombination mit dem konventionellen Verfahren.
Die Wirtschaftlichkeit kann in anbetracht der momentanen Marktlage in der Schweiz zunächst nicht garantiert werden. In Ländern mit tieferen Energiekosten könnte die Methode jedoch durchaus auch wirtschaftlich interessant sein.

Kurzbeschreibung (Englisch)

In order to prevent the distribution of harmful invasive alien species (pests and pathogens) with solid wood packing materials (SWPM), the international ISPM 15 standard was developed. This standard requires a phytosanitary treatment of all SWPM. The ISPM 15 describes two different methods: The heat treatment and the fumigation with methyl bromide. In Switzerland only the heat treatment is allowed. The main export nations of Switzerland, beyond EU borders, demand a phytosanitary treatment of the SWPM. The heat treatment, as described in the standard requires a minimum temperature of 56°C over the whole section of the timber for 30 minutes. 
The objective of the project was to conduct a technical and economical feasibility study of online heat treatment, in means of using a microwave applicator. For this research, a multimode microwave applicator (working on the 2.45 GHz frequency) was used. Infrared thermography was used to measure the temperature distribution on the surface and in the specimens.
For the economical feasibility study a market study and a calculation of the energy costs was done. The results showed that it is possible to heat timber with a microwave applicator to the desired temperature within shortest time. In 50 mm boards, the desired temperature was reached after about one to two minutes. In commercially used, conventional heat treatment this takes serval hours, not including the time needed to heat up the entire chamber. Further time reductions seem to be possible due to the fact that the microwaves have a deadly impact on insects. The study of this effect was beyond the scope of the project so further research is needed. The results of the project showed that the heat treatment in means of using an online microwave applicator is technically feasible, possibly in combination with conventional heating methods. The economical feasibility could not be proven at present for an implementation in Switzerland. This is due to the high energy costs and the situation on the Swiss timber market. In countries with lower energy costs or with further reducing the treating time, the method could be implemented economically. In order to achieve this goal further research is needed.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Zugehörige Dokumente

• Schlussbericht - BFH SH Holz, Biel - Mikrowellenbehandlung als Alternative zur phytosanitären Hitzebehandlung von Holz - 19.09.2005 [PDF] 764 kB