Tällaiset lasi-ikkunat voitaisiin korvata läpinäkyvällä puulla. Shutterstock / Visions-AD
Puu on ikivanha materiaali, jota ihmiset ovat käyttäneet miljoonien vuosien ajan asuntojen, laivojen rakentamiseen ja polttoaineena polttamiseen. Se on myös uusiutuva lähde ja yksi tapa kerätä ylimääräinen hiilidioksidi maapallon ilmakehästä. Nykyään puun pääkomponenttia - selluloosaa - tuotetaan vuosittain 20 kertaa teräsmäärä.
Yksi asia, johon et käyttäisi puuta, on ikkunoiden tekeminen. Sen sijaan luotamme lasiin ja muoviin, jotka ovat läpinäkyviä ja karkaistuna voivat antaa rakenteellista tukea. Mutta rakennukset menettävät paljon lämpöä lasin läpi, ja vaikka valo voi tuoda jonkin verran lämpöä materiaalin läpi, se ei ole hyvä eristin. Siksi tarvitsemme kaksoislasit. Puu on toisaalta erittäin eristävä, mutta se ei ole läpinäkyvä. Yleensä.
Viime vuosina materiaalitutkijat ovat kokeilleet puun läpinäkyvyyttä. Puun läpinäkyvyyden tekeminen ja sen korkeiden mekaanisten ominaisuuksien säilyttäminen antaisi hyvän vaihtoehdon kestävistä ja uusiutuvista lähteistä peräisin olevalle lasille. Aikaisemmat menetelmät Tämä oli erittäin energiaintensiivistä ja käytti haitallisia kemikaaleja, mutta uusi tutkimus on osoittanut keinon tehdä puusta läpinäkyvä käyttämättä prosessissa valtavia määriä energiaa.
Puun läpi näkeminen
Puun avoimuuden puute johtuu sen kahden pääkomponentin, selluloosan ja ligniinin, yhdistelmästä. Ligniini absorboi valoa, ja kromoforien - kevyesti aktivoitujen yhdisteiden - läsnäolo materiaalissa saa puun näyttämään ruskealta. Pääasiassa selluloosaa sisältävät puukuidut ovat onttoja putkimaisia rakenteita. Näiden onttojen putkien ilma hajottaa valoa vähentäen edelleen materiaalin läpinäkyvyyttä.
Aikaisempi työ puun läpinäkyvyydestä on ollut mukana ligniinin poistaminen kokonaan rakenteesta ja korvaamalla se hartsimateriaalilla. Ligniinin poistaminen vaatii paljon ympäristölle haitallisia kemikaaleja, ja se vähentää myös huomattavasti mekaaniset ominaisuudet materiaalista. tekee siitä heikomman.
Marylandin yliopiston tutkijoiden uusi tutkimus osoittaa, miten puu voidaan tehdä läpinäkyväksi käyttämällä yksinkertaista kemikaalia - vetyperoksidia, jota käytetään yleisesti hiusten valkaisuun. Tämä kemikaali muuttaa kromoforeja muuttamalla niiden rakennetta, jotta ne eivät enää absorboi valoa ja värjätä puuta.
Kemikaali voidaan harjata puulle ja aktivoida sitten valolla loistavan valkoisen materiaalin tuottamiseksi - vaalea puu, jos haluat. Puun kemiallinen reaktio vetyperoksidin kanssa on hyvin tunnettua. Se on paperinvalmistuksessa käytetyn puumassan valkaisun perusta - yksi syy siihen, miksi paperi on loistavan valkoista.
Toinen syy, miksi paperi on valkoista, johtuu siitä, että sen rakenteessa olevat huokoset tai reiät sirottavat valoa aivan kuten puun ontot selluloosakuidut. Näiden kuitujen täyttäminen hartsilla vähentää hajaantumista, jolloin valo kulkee puun läpi ja tekee siitä läpinäkyvän, samalla kun säilytetään sen alkuperäiset mekaaniset ominaisuudet.
Puiset ikkunat
Tämä on erittäin jännittävä kehitys, joka käyttää tunnettuja vetyperoksidin ja ligniinin kemiallisia reaktioita. Lähestymistapaa voitaisiin soveltaa myös suuriin materiaalikappaleisiin, mikä johtaisi läpinäkyvien rakennusmateriaalien tuotantoon, joka tarjoaa todelliset mahdollisuudet lasin korvaamiseen.
Koska kemikaali on harjattu puulle, materiaaliin voi olla mahdollista lisätä koristeellisia vaikutuksia. Tämä voisi tehdä materiaalipaneeleista suosittuja sisätiloissa, mutta samalla tarjota lisäeristystä.
Lisätyötä on tehtävä puun kanssa tapahtuvan reaktion optimoimiseksi ja sen sisällyttämiseksi teollisesti automatisoituun prosessiin. Mutta jonain päivänä saatat tulevaisuudessa istua kotona tai työskennellä puurakenteisessa rakennuksessa.
kirjailijasta
Steve Eichhorn, materiaalitekniikan professori, University of Bristol
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Liittyvät kirjat:
Valitsemamme tulevaisuus: selviytyminen ilmastokriisistä
kirjoittaneet Christiana Figueres ja Tom Rivett-Carnac
Kirjoittajat, jotka näyttelivät avainrooleja Pariisin ilmastonmuutosta koskevassa sopimuksessa, tarjoavat oivalluksia ja strategioita ilmastokriisin ratkaisemiseksi, mukaan lukien yksilölliset ja kollektiiviset toimet.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Asumaton maa: elämä lämpenemisen jälkeen
kirjoittanut David Wallace-Wells
Tämä kirja tutkii hallitsemattoman ilmastonmuutoksen mahdollisia seurauksia, mukaan lukien massasukupuutto, ruoan ja veden niukkuus sekä poliittinen epävakaus.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Tulevaisuuden ministeriö: romaani
Kirjailija: Kim Stanley Robinson
Tämä romaani kuvittelee lähitulevaisuuden maailman kamppailevan ilmastonmuutoksen vaikutusten kanssa ja tarjoaa näkemyksen siitä, kuinka yhteiskunta voisi muuttua vastaamaan kriisiin.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Valkoisen taivaan alla: Tulevaisuuden luonto
esittäjä (t): Elizabeth Kolbert
Kirjoittaja tutkii ihmisen vaikutusta luontoon, mukaan lukien ilmastonmuutos, ja teknisten ratkaisujen mahdollisuuksia vastata ympäristöhaasteisiin.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Laskutus: Kaikkein kattavin suunnitelma, jota koskaan ehdotettiin maailmanlaajuisen lämpenemisen kääntämiseksi
toimittanut Paul Hawken
Tämä kirja esittelee kattavan suunnitelman ilmastonmuutoksen torjumiseksi, mukaan lukien ratkaisut useilta aloilta, kuten energiasta, maataloudesta ja liikenteestä.