Qué es la madera densificada, comparable en resistencia al acero, las aleaciones de titanio y la fibra de carbono

La madera se ha utilizado desde la antigüedad para fabricar muebles, construir casas, barcos, los fuselajes de los primeros aviones y muchos otros objetos. Los materiales modernos, como el acero, el hormigón o el plástico, la han sustituido porque eran mucho mejores en cuanto a resistencia y dureza. Pero ahora el rendimiento de un material también se juzga en función de su impacto medioambiental, y la madera es la clara vencedora. Por eso vuelve a estar en el punto de mira, y los científicos descubren nuevas formas de mejorar su rendimiento. Tal es el caso grupo de investigadores de la Universidad de Maryland que ha producido una madera con propiedades notables, 12 veces más resistente y 10 veces más dura que antes del tratamiento, comparable al acero, las aleaciones de titanio o la fibra de carbono.

Eliminación de parte de la lignina y prensado de la madera calentada

Tratar puede no ser el término más apropiado porque la madera no se trata con ninguna otra sustancia, sino que sólo se procesa de una determinada manera. A diferencia de Accoya o Kebony, donde la madera ha sido tratada con diferentes resinas para aumentar su resistencia al exterior, super madera - se sometió a un tratamiento de deslignificación parcial seguido de prensado.

Los principales materiales que componen la madera son la celulosa, las hemicelulosas y la lignina. Son los que crean la célula de la madera. La celulosa y las hemicelulosas forman la matriz, y la lignina impregna la matriz, lo que confiere a la madera rigidez, peso y color. Los investigadores de la Universidad de Maryland, que en el pasado también han madera transparenteSometieron la madera a una deslignificación parcial con productos químicos y luego la prensaron durante 24 horas, tiempo durante el cual la madera se calentó permanentemente a 65°C.

La eliminación parcial de la lignina aligeró y esponjó la madera. La presión posterior colapsó las paredes celulares, haciendo que las fibras de celulosa se compactaran y formaran nuevos enlaces de hidrógeno muy fuertes. El prensado también eliminó defectos como huecos, fibras retorcidas o nudos, y las propiedades de la madera se hicieron más uniformes.

Cabe señalar que los investigadores han logrado encontrar ese límite de deslignificación que conduce a un rendimiento sobresaliente del material obtenido. Un porcentaje mayor o menor de lignina eliminada conduce a resultados muy diferentes, con un rendimiento mucho peor de la madera resultante. Todo se debe a los enlaces de hidrógeno que se forman cuando el porcentaje de lignina que permanece en la estructura de la madera es el óptimo.

Una madera con nuevas propiedades, mucho más fuerte y resistente

La madera resultante es 5 veces más fina que la original, pero 12 veces más resistente y 10 veces más dura. Se fabricaron clavos con este material y se clavaron en la madera pasándola fácilmente por 3 placas o cuchillos que cortaban gruesos trozos de carne. También se disparó al material con proyectiles similares a balas, que atravesaban fácilmente la madera normal pero no lograban penetrar en la madera densificada. La prueba puede verse aquí.

Cuando se utiliza en la construcción, la madera es critica que, aunque es muy resistente a lo largo de la fibra, cede cuando se le aplica una fuerza perpendicular. En el caso de la madera densificada, se necesita 10 veces más fuerza para que falle. La madera densificada es tan resistente como el acero, pero 6 veces más ligera. Los investigadores creen que el nuevo material podría utilizarse para fabricar coches y aviones, en la construcción... básicamente en cualquier lugar donde se utilice acero.

La aplicación industrial del método permitiría utilizar especies de crecimiento rápido con muy poca resistencia y dureza para producir un material muy resistente, biodegradable y con una baja huella de carbono. Así se protegerían especies con muy buenas cualidades pero de crecimiento muy lento. Combinado con la reforestación permanente y la recolección sostenible, sería una forma muy buena de utilizar materiales de alto rendimiento sin dañar el medio ambiente ni la salud de los habitantes del planeta.

Aunque muy resistente, el agua sigue siendo una vulnerabilidad

Como no existe un material perfecto y super madera tiene su punto débil, a saber, su vulnerabilidad al agua. El nuevo material no pierde la reconocida afinidad de la madera por el agua y, a medida que aumenta el contenido de humedad, disminuyen sus propiedades físicas y mecánicas. Así pues, la madera densificada debe protegerse del agua y la humedad para poder beneficiarse de sus propiedades especiales. Un método para mantener el agua fuera es el recubrimiento o la impregnación parcial con aceites. Se trata de un método inspirado en el pasado, cuando la protección de los barcos se hacía con aceite o alquitrán obtenido por calentamiento de la madera a altas temperaturas. 

Pero la afinidad por el agua es útil para la biodegradación de la madera. Las exigencias actuales son utilizar cada vez más productos biodegradables que no dañen el medio ambiente a largo plazo. La madera es un material de este tipo, pero necesita agua para degradarse. Por eso hay que encontrar el fino equilibrio entre resistencia a la humedad y afinidad a la humedad.

El siglo XXI parece ser el de la madera

Aunque la primera madera densificada está disponible desde hace más de 5 años, los resultados de la investigación aún no han alcanzado el nivel industrial. Pero es un proceso que requiere tiempo e inversión, y el grupo de investigadores ya ha hecho algunos contactos. Sin duda llegará a ese nivel, porque el siglo XXI parece ser el siglo de la madera. La aparición de nuevos productos industrializados que hacen que la industria de la construcción la utilice cada vez más demuestra el deseo de hacer de la madera un material lo más eficaz posible. Y la supermadera es uno de esos materiales.

Sin embargo, para seguir disfrutando de la madera y de sus cualidades especiales, necesitamos una gestión sostenible de los bosques, una repoblación forestal permanente y soluciones para utilizar especies consideradas inferiores pero de crecimiento mucho más rápido.