Inżynierowie z Uniwersytetu Rice’a dobrze wiedzą, co to znaczy upiec dwie pieczenie na jednym ogniu. Oto bowiem opracowali unikatowy rodzaj drewna wychwytującego dwutlenek węgla. Sam proces jego przygotowania jest energooszczędny i potencjalnie skalowany, co może zapoczątkować prawdziwą rewolucję w budownictwie. Szczegóły opisano w czasopiśmie Cell Reports Physical Science.
Czytaj też: Z tą pianką drewnopochodną można zapomnieć o klimatyzacji. To materiał pasywnie chłodzący
Drewno jest zrównoważonym, odnawialnym materiałem strukturalnym, który już teraz szeroko wykorzystujemy. Nasze zmodyfikowane drewno rzeczywiście wykazywało większą wytrzymałość niż normalne, nieobrobione drewno. Dr Muhammad Rahman z Uniwersytetu Rice’a
Drewno 2.0
Materiały konstrukcyjne, takie jak stal czy cement, są kosztowne – zarówno jeżeli chodzi o dolary, jak i emisję dwutlenku węgla. Szacunki ekologów wykazują, że budowa i użytkowanie budynków odpowiada za 40 proc. globalnej emisji dwutlenku węgla. Opracowanie alternatyw materiałowych mogłoby pomóc w złagodzeniu skutków globalnego ocieplenia.
Zespół dr Muhammada Rahmana znalazł sposób na włączenie cząstek krystalicznego materiału porowatego wyłapującego dwutlenek węgla do drewna. Aby to się udało, konieczne jest wcześniejsze oczyszczenie sieci włókien celulozowych (nadających drewnu wytrzymałość) w procesie delignifikacji.
Drewno składa się z trzech podstawowych składników: celulozy, hemicelulozy i ligniny. Lignina jest tym, co nadaje drewnu kolor, więc kiedy usuniesz ligninę, drewno staje się bezbarwne. Usunięcie ligniny jest dość prostym procesem, który obejmuje dwuetapową obróbkę chemiczną przy użyciu substancji przyjaznych dla środowiska. Po usunięciu ligniny, używamy wybielacza lub nadtlenku wodoru, aby usunąć hemicelulozę. Dr Muhammad Rahman
Tak przygotowane drewno jest moczone w roztworze zawierającym mikrocząstki substancji o egzotycznie brzmiącej nazwie CALF-20 (ang. Calgary framework 20). Jest to porowaty polimer zaliczany do grupy szkieletów metalo-organicznych (MOF), materiałów, które łączą dwie pozornie przeciwstawne cechy – porowatość i krystaliczność. Cząsteczki MOF łatwo wpasowują się w kanały celulozy i przyczepiają się do nich poprzez korzystne interakcje powierzchniowe.
W tej chwili nie ma biodegradowalnego, zrównoważonego substratu do wdrażania materiałów pochłaniających dwutlenek węgla. Nasze drewno wzmocnione MOF jest adaptowalną platformą wsparcia dla rozmieszczenia sorbentu w różnych zastosowaniach dwutlenku węgla. Dr Muhammad Rahman
CALF-20 wyróżnia się zarówno pod kątem wydajności, jak i wszechstronności w różnych warunkach środowiskowych. To może być prawdziwie ekologiczny materiał budulcowy przyszłości.
