Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/47008
Title: Exploitation of chestnut wood from thinning of coppice stands. Study of innovative products for outdoor applications
Other Titles: Valorizzazione del legno di castagno provenienti dai diradamenti di boschi cedui. Studio di prodotti innovativi incollati per applicazioni outdoor.
Authors: Marini, Francesco
Keywords: Dendrocronologia;Isotopi;Water-use efficiency;Fisiologia del castagno;Qualità del legno;Adesivi;Nanocristalli di cellulosa;Colle MUF;Tannini;Colle;Legno giovane;Sostenibilità;Resilienza del castagno;Dendrochronology;Isotopes;Chestnut tree physiology;Wood quality;Adhesives;CNC;MUF;Tannin;Glues;Low sized timber;Sustainability;Chestnut resilience;AGR/06
Issue Date: 6-Jul-2020
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 32. ciclo
Abstract: 
Lo studio si prefissava l’obiettivo di implementare le conoscenze a riguardo del legno di castagno
(Castanea sativa Mill.) proveniente dal bosco ceduo. Lo studio è stato diviso in quattro step. La
prima parte ha visto un lungo studio dello stato dell’arte della distribuzione della specie in Italia, e
gli utilizzi principali del legno. In generale le potenzialità del castagno sono molto buone perché la
sua copertura in Italia si aggira intorno al 7,5% della superficie forestata italiana. In alcuni distretti
territoriali, specialmente nel centro-sud Italia. Il castagno è l’unica fonte di reddito delle segherie.
L’uso del castagno risiede prevalentemente nelle travi in legno massello per uso strutturale e nella
paleria. Nel settore del legno strutturale, l’innovazione e la ricerca hanno ottenuto nel tempo ottimi
risultati, dal momento che la specie è stata integrata in alcuni standard europei. Il più importante
limite nella filiera foresta-legno è dovuto al tipo di governo della specie, ovvero il bosco ceduo, per
questa ragione le dimensioni degli assortimenti è spesso ridotta limitando così molte opportunità di
aver prodotti a maggior valore aggiunto. Si rinviene un incremento nell’innovazione partendo dagli
importanti punti di forza a livello fisico-meccanico della specie, quali la naturale durabilità e
l’opportunità di estrarre dalla biomassa importanti componenti chimici come i tannini. L’area in cui
si è concentrato lo studio ricade nel Monte Amiata, nel Comune di Piancastagnaio (SI), in cui nelle
5 differenti aree di saggio del bosco ceduo, che differivano in alcuni parametri dendrometrici
(Ceppaie/ha polloni/ceppaia etc.). Nella seconda parte del lavoro è stato preso in considerazione gli
effetti dei cambiamenti climatici ed il ruolo della selvicoltura, nell’ottica che l’attuale selvicoltura
possa garantire la resilienza necessaria alla specie in virtù degli attuali scenari causati dai
cambiamenti climatici. Lo studio è stato implementato grazie alla dendrocronologia ed al contenuto
degli isotopi stabili. I risultati ottenuti mostrano che gli individui sono sensibili alle Temperature
minime, specialmente nei mesi di Marzo ed Aprile, con un positivo effetto sulla WUEi, mentre le
aree con i più alti rapporti di competizione tra i polloni e tra le ceppaie sono risultati i più sensibili
ai parametri climatici provato da un incremento della WUEi.
La terza parte dello studio ha considerato l’effetto dei caratteri stazionali in cui i polloni sono
cresciuti congiuntamente alla gestione forestale sui parametri fisici, chimici e meccanici del legno
(densità del legno, ritiri volumetrici, Resistenza a compressione ed alla trazione). È stato mostrato
come nelle stazioni, i caratteri fisico-meccanici del legno sembrano essere più correlabili al
comportamento individuale di ciascun pollone piuttosto che a caratteri stazionali, anche se moderate
correlazioni,positive tra numero di ceppaie ad ettaro e densità del legno, inoltre correlazioni
negative tra altezza dei polloni e diametro riferite alla densità del legno sono state riscontrate. Nella
quarta sezione dello studio gli assortimenti legnosi provenienti dal bosco ceduo di castagno sono
stati incollati usando una miscela di due adesivi, Acetato di polivinilico (PVAc) e melammina-ureaformaldeide
(MUF) con l’aggiunta di Nanocristalli di cellulosa (CNC) e tannini. L’obiettivo è la
promozione di composti innovativi realizzati da piccoli assortimenti e con un impronta più naturale.
I risultati hanno mostrato come l’aggiunta di CNC alle PVAc, incrementa la forza di tensione a
rottura e la forza dopo cicli di idratazione in acqua e successiva essiccazione. Dai promettenti
risultati in condizioni asciutte sembra possibile testare in futuro la sostituzione di urea nella
formulazione degli adesivi sia MUF che PVA con l’aggiunta di CNC o CNC e tannino. Purtroppo
questi additivi a base per i test in ambiente umido non rivelano gli stessi incoraggianti risultati.

The study wish to exploit as much as possible chestnut (Castanea sativa Mill.) wood coming from
coppice stands. The study has been divided in four parts. The first part is a long state of art on the
distribution of the species in Italy and the actual main uses. In general chestnut potentialities are
quite good because it covers in Italy about 7.5% of national forest surface. In some districts,
especially in central-southern regions, chestnut is the only driver of sawmill economy. The use is
mainly in solid beams for load bearing structures and poles. In the field of load bearing structures,
research and innovation have obtained quite good results, because the species is integrated in some
European standards. The most important limit in the forest chain is due to the forest management
which is coppice and for this reason the size of the assortments is often small reducing many
opportunities to have high value products. There is the need to boost innovation looking to the most
important strengths of the species which are natural durability and the chance to extract from the
biomass valuable chemical components like tannins. The study area was located in Monte Amiata
in 5 coppice stands, different in some characters and dendrometric parameters (stool/ha,
shoots/stump etc.). In the second part of the work it was taken into account the threat of climatic
changes and the role of silviculture, looking if the actual silviculture will be able to guarantee the
necessary resilience of the species to the actual climatic changes. The study was carried out by
means of dendrochronology and isotopic content. The obtained results of stable isotopes shows that
stands were sensitive to minimum temperature, especially in March and April, with a positive effect
on WUEi and the stand with the highest competition between shoots and between stumps was the
most sensitive to climate parameters, testified by an increase in WUEi.
The third part of the investigation has considered the effect of stand characters affected by forest
management on the main wood physical, mechanical and chemical parameters (density, shrinkages,
compression and MOR). It has been showed as in chestnut stands, physical and mechanical wood
properties seem more related to individual behavior than to stand features, even if moderately
positive correlation between the number of stools per hectare and wood density, along with a
negative correlation of shoot height and diameter with density were founded. In the fourth part the
assortments coming from coppice were glued using a mixture of two adhesives, polyvinyl acetate
(PVAc) and melamine-urea-formaldehyde (MUF) with cellulose nanocrystals (CNC) and tannins.
The aim is to promote innovative composites made by small assortments and with a more natural
aspect. The results have shown as the addition of CNC to PVAc, increase the shear tensile strength
and the strength after the aging cycle of wetting and wood drying. By the promising results in dry
ambience it seems also possible to test in the future the substitution of urea in the formulation of
MUF adhesives and in synthetic polyvinylacetate with CNC or CNC and Tannin. Unfortunately
these bio-based additives for wet test do not reveal the same encouraging results.
Description: 
Dottorato di ricerca in Scienze, tecnologie e biotecnologie per la sostenibilità
URI: http://hdl.handle.net/2067/47008
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