Zespół pod kierownictwem prof. Bharata Baruaha z Kennesaw State University w stanie Georgia stworzył nowy rodzaj półprzezroczystego drewna, które można produkować z naturalnych składników: białek jaj i ekstraktu z ryżu. Jak podkreślają naukowcy, materiał ten może stanowić przyjazną środowisku alternatywę dla szkła i plastiku – bez poświęcania ich wytrzymałości.
„Współczesne przezroczyste drewno zwykle tworzy się z użyciem epoksydów – syntetycznych żywic, które nie są biodegradowalne” – tłumaczy prof. Baruah. „Chcieliśmy stworzyć coś naturalnego, trwałego i łatwego do rozłożenia po zużyciu”.
Inspiracją była dla niego architektura jego rodzinnego stanu Assam w Indiach, gdzie już w XVI wieku stosowano zaprawy budowlane z piasku, kleistego ryżu i białek jaj. „Te budynki nadal stoją – po pięciu wiekach. To zawsze mnie fascynowało” – dodaje.
Jak powstaje przezroczyste drewno z jajka i ryżu
Proces rozpoczyna się od arkuszy drewna balsowego, które trafiają do komory próżniowej, gdzie są traktowane roztworami wodorotlenku sodu, siarczynu sodu i rozcieńczonego wybielacza. Usuwają one ligninę i hemicelulozę – naturalne składniki drewna odpowiedzialne za jego twardość i kolor – pozostawiając porowatą matrycę celulozową.
Następnie puste przestrzenie są wypełniane mieszanką ekstraktu ryżowego i białka jaj z dodatkiem środka utwardzającego (dietylenotriamina). Tak przygotowane drewno trafia do pieca nagrzanego do 60°C, gdzie zostaje utwardzone i staje się półprzezroczyste. W zależności od rodzaju użytych składników, materiał ma delikatnie żółty lub brązowawy odcień.
„Wyprodukowany materiał nie jest całkowicie przezroczysty – raczej półprzezroczysty – ale jest w pełni biodegradowalny” – podkreśla Baruah.
Chłodniej niż za szkłem
Aby przetestować właściwości termoizolacyjne materiału, zespół stworzył miniaturowy domek dla ptaków z okienkiem z nowego drewna. Umieszczony pod lampą grzewczą, domek utrzymywał temperaturę o 5-6°C niższą niż identyczny model z szybą ze szkła.
Oznacza to, że przezroczyste drewno może znaleźć zastosowanie jako energooszczędna alternatywa dla szyb w oknach, szczególnie w budownictwie pasywnym. „To bardzo obiecujące, jeśli chodzi o redukcję nagrzewania się wnętrz” – komentuje Baruah.
Dodatkowo, naukowcy w niektórych próbkach wprowadzili do drewnianych “szyb” nanodruty ze srebra, które umożliwiają przewodzenie prądu. Choć srebro nie jest biodegradowalne, badacze planują kolejne eksperymenty z wykorzystaniem np. grafenu – by materiał był w 100% przyjazny środowisku.
Drewno przyszłości: ekrany, czujniki i recykling
Nowe drewno może znaleźć zastosowanie nie tylko jako zamiennik szkła, ale także w elektronice – jako warstwa przewodząca w ekranach dotykowych, sensorach ubieralnych czy ogniwach słonecznych. „Plastik jest wszędzie – także w urządzeniach, które nosimy na co dzień. Problem pojawia się, gdy kończy się ich cykl życia. Plastik nie znika” – mówi Baruah.
Dzięki swojej elastyczności i trwałości materiał może w przyszłości służyć jako surowiec w projektowaniu bardziej zrównoważonych urządzeń. Dla prof. Baruaha ważne było także, by pokazać studentom, że przełomy nie zawsze zależą od wielkości budżetu. „Chciałem pokazać moim studentom, że ciekawe badania można prowadzić bez wydawania tysięcy dolarów” – zaznacza.
