Vivere in una casa trasparente fatta di legno trasparente potrebbe non essere l’idea di una casa da sogno per tutti, ma potrebbe essere una possibilità in un futuro non troppo lontano. Vediamo di cosa si tratta.
Il legno: un materiale antico ampiamente utilizzato
Il legno è un materiale antico che l’uomo utilizza da milioni di anni, per la costruzione di abitazioni, navi e come fonte di combustibile per la combustione. È anche una fonte rinnovabile e un modo per catturare l’anidride carbonica in eccesso dall’atmosfera terrestre. Oggi, il principale componente del legno, la cellulosa, viene prodotto annualmente a 20 volte il volume dell’acciaio.
Una cosa per cui non useremmo il legno è fare finestre. Ci affidiamo invece a vetro e plastica, che sono trasparenti e, una volta induriti, possono dare sostegno strutturale. Ma gli edifici perdono molto calore attraverso il vetro e, sebbene la luce possa portare un po’ di calore attraverso il materiale, non è un buon isolante. Ecco perché abbiamo bisogno di doppi vetri. Il legno, invece, è altamente isolante ma non è trasparente.
Vedere attraverso il legno
La mancanza di trasparenza del legno deriva dalla combinazione dei suoi due componenti principali, cellulosa e lignina. La lignina assorbe la luce e la presenza di cromofori – composti attivati dalla luce – nel materiale fa sembrare il legno marrone. Le fibre del legno, che comprendono principalmente la cellulosa, sono strutture a forma di tubo cavo. L’aria in questi tubi cavi disperde la luce, riducendo ulteriormente la trasparenza del materiale.
Il lavoro precedente sulla trasparenza del legno ha comportato la rimozione completa della lignina dalla struttura e la sua sostituzione con un materiale resinoso. La rimozione della lignina richiede molte sostanze chimiche dannose per l’ambiente e riduce notevolmente le proprietà meccaniche del materiale. lo rende più debole.
Il nuovo studio sul legno trasparente
Il nuovo studio, condotto da ricercatori dell’Università del Maryland, dimostra come rendere il legno trasparente utilizzando una semplice sostanza chimica – il perossido di idrogeno – comunemente usato per decolorare i capelli. Questa sostanza chimica modifica i cromofori, modificandone la struttura in modo che non agiscano più per assorbire la luce e colorare il legno.
La sostanza chimica può essere spazzolata sul legno e quindi attivata usando la luce per produrre un materiale bianco brillante, legno biondo se lo desideri. La reazione chimica del legno con il perossido di idrogeno è ben nota. È la base per sbiancare la pasta di legno utilizzata per la fabbricazione della carta, uno dei motivi per cui la carta è bianca brillante.
L’altro motivo per cui la carta è bianca è perché i pori oi buchi nella sua struttura diffondono la luce, proprio come le fibre cave di cellulosa nel legno. Il riempimento di queste fibre con resina riduce tale dispersione, consentendo alla luce di passare attraverso il legno e rendendolo trasparente, pur mantenendo le sue proprietà meccaniche originali.
Finestre in legno trasparente
Questo è uno sviluppo molto eccitante che utilizza reazioni chimiche ben note del perossido di idrogeno con la lignina. L’approccio potrebbe essere applicato anche a pezzi di materiale di grandi dimensioni, portando alla produzione di materiali da costruzione trasparenti che offrono un reale potenziale per sostituire il vetro.
Poiché la sostanza chimica viene spazzolata sul legno, potrebbero esserci opportunità di aggiungere effetti decorativi al materiale. Ciò potrebbe rendere i pannelli di materiale popolari per le applicazioni interne, offrendo allo stesso tempo un isolamento aggiuntivo.
È necessario ulteriore lavoro per ottimizzare la reazione con il legno e per incorporarlo in un processo automatizzato a livello industriale. Ma un giorno, in futuro, potresti essere seduto in una casa o lavorare in un edificio con finestre in legno.
Il legno al centro della ricerca per una nuova bio-edilizia
Mentre gli scienziati cercano materiali ecosostenibili con cui costruire, i ricercatori dell’Università del Maryland hanno riportato il legno sotto i riflettori.
Il team, guidato da Liangbing Hu, è riuscito a trasformare normali fogli di legno in materiale trasparente che, a loro dire, è trasparente quasi quanto il vetro.
Il “legno invisibile”, come lo descrive il Dr. Hu, è anche più forte e leggero del vetro con migliori proprietà isolanti. I ricercatori sperano che possa diventare un materiale da costruzione ad alta efficienza energetica.
Come fare il legno trasparente chiaro
Il legno è composto da minuscole fibre chiamate cellulosa e lignina, un materiale simile alla colla che lega insieme queste fibre per dargli forza. La lignina conferisce inoltre al legno il suo colore marrone e impedisce alla luce di attraversarlo.
Il legno trasparente è stato realizzato in precedenza, ma i primi tentativi hanno comportato la rimozione della lignina utilizzando sostanze chimiche pericolose, alte temperature e molto tempo. È anche costoso da realizzare e il prodotto finito è fragile.
Questa nuova tecnica è così economica e facile che potrebbe essere eseguita anche in giardino.
Tavole di legno lunghe un metro vengono spazzolate con una soluzione di perossido di idrogeno, spiega il rapporto sulla rivista scientifica Advanced Materials.
Vengono quindi lasciate al sole o sotto una lampada UV per un’ora. Ciò consente al perossido di sbiancare i cromofori marroni lasciando intatta la lignina, rendendo il legno bianco.
Il prossimo passo è infondere nei canali, o vene delle tavole, una resina epossidica trasparente resistente, che secondo Hu può essere pensata come un agente rinforzante.
Gli epossidici sono comunemente usati negli adesivi e per rivestire, laminare e infondere materiali come legno e carbonio per fornire impermeabilità, resistenza e durata.
La resina epossidica riempie gli spazi e i pori del legno, quindi si indurisce, rendendo trasparente il legno bianco.
Un effetto simile si verifica quando un tovagliolo di carta bianca viene immerso nell’acqua e posto su una superficie modellata. L’asciugamano di carta bianca diventa traslucido perché la luce che passa attraverso l’acqua e le fibre di cellulosa non viene dispersa per rifrazione.
Vantaggi del legno chiaro
Il prodotto finale è un pezzo di legno che lascia passare oltre il 90% della luce ed è più di 50 volte più resistente del legno trasparente con la lignina completamente rimossa.
È anche più isolante del vetro e potrebbe richiedere meno energia per la produzione. Inoltre, se tagliato un po’ più spesso, il legno sarebbe abbastanza resistente da diventare una parte strutturale di un edificio.
Sebbene la tecnologia debba ancora essere portata a livelli industriali, i ricercatori affermano che ha un grande potenziale come nuovo materiale da costruzione.
“Il legno trasparente è più leggero e resistente del vetro. Potrebbe essere usato per finestre e tetti portanti”, ha detto Hu al New Scientist. “Può essere potenzialmente utilizzato per realizzare una casa trasparente”.
Il legno trasparente emette anche una “nebbia ottica elevata” che potrebbe essere utilizzata nelle celle solari, che convertono l’energia del sole in elettricità.
“Se metti il legno trasparente davanti a una cella solare, la quantità di luce assorbita sarà maggiore e l’efficienza può aumentare fino al 30%”, spiega Hu.
I vantaggi del legno trasparente
Il “vetro invisibile” offre nuove possibilità ad architetti e ingegneri, alla ricerca di materiali da costruzione più ecologici. Ma la domanda è: vorresti vivere in una casa trasparente?
Come precisano i ricercatori, sebbene il legno trasparente non sia un isolante altrettanto buono del legno naturale è comunque circa quattro volte migliore rispetto ai doppi vetri delle nostre finestre.
Inoltre, il legno trasparente è molto più rispettoso dell’ambiente rispetto ad altri materiali da costruzione come plastica, cemento e vetro ed è più facile da smaltire. “Il Peg e il legno sono entrambi a base biologica e biodegradabili”, precisa Berglund. “L’unica parte che non è biodegradabile è l’acrilico, ma potrebbe essere sostituito da un altro polimero a base biologica”.
Sebbene ora si stia cercando di aumentare la capacità di stoccaggio del materiale per renderlo ancora più efficiente dal punto di vista energetico, i ricercatori prevedono che il legno trasparente possa essere disponibile sul mercato in soli cinque anni.
