Che cos'è il legno densificato, paragonabile per resistenza all'acciaio, alle leghe di titanio e alla fibra di carbonio

Il legno è stato utilizzato fin dall'antichità per costruire mobili, case, barche, fusoliere dei primi aerei e molti altri oggetti. I materiali moderni, come l'acciaio, il cemento o la plastica, lo hanno sostituito perché molto più performanti in termini di resistenza e durezza. Ma oggi le prestazioni di un materiale vengono valutate anche in termini di impatto ambientale e il legno è il chiaro vincitore. È quindi tornato sotto i riflettori e gli scienziati stanno scoprendo nuovi modi per migliorarne le prestazioni. È il caso gruppo di ricercatori dell'Università del Maryland che ha prodotto un legno dalle proprietà notevoli, 12 volte più forte e 10 volte più duro rispetto a prima del trattamento, paragonabile all'acciaio, alle leghe di titanio o alla fibra di carbonio.

Rimozione di parte della lignina e pressatura del legno riscaldato

Trattare potrebbe non essere il termine più appropriato, perché il legno non viene trattato con altre sostanze ma solo lavorato in un certo modo. A differenza di Accoya o Kebony, dove il legno è stato trattato con diverse resine per aumentarne la resistenza all'esterno, super legno - è stata sottoposta a una parziale delignificazione seguita da una pressatura.

I principali materiali che compongono il legno sono la cellulosa, le emicellulose e la lignina. Sono loro a creare la cellula del legno. La cellulosa e le emicellulose formano la matrice, mentre la lignina la impregna, conferendo al legno rigidità, peso e colore. I ricercatori dell'Università del Maryland, che in passato hanno anche legno trasparenteHanno sottoposto il legno a una parziale delignificazione con sostanze chimiche e poi lo hanno pressato per 24 ore, durante le quali il legno è stato permanentemente riscaldato a 65°C.

La parziale rimozione della lignina ha reso il legno più leggero e spugnoso. La successiva pressione ha fatto collassare le pareti cellulari, facendo sì che le fibre di cellulosa si compattassero e formassero nuovi legami idrogeno molto forti. La pressatura elimina anche difetti come vuoti, fibre contorte o nodi, e le proprietà del legno vengono standardizzate.

Va notato che i ricercatori sono riusciti a trovare quel limite di delignificazione che porta a prestazioni notevoli del materiale ottenuto. Una percentuale più o meno alta di lignina rimossa porta a risultati molto diversi, con prestazioni del legno risultante molto peggiori. Tutto ciò è dovuto ai legami idrogeno che si formano quando la percentuale di lignina rimasta nella struttura del legno è quella ottimale.

Un legno con nuove proprietà, molto più forte e resistente

Il legno ottenuto è 5 volte più sottile di quello originario, ma 12 volte più resistente e 10 volte più duro. Con questo materiale sono stati realizzati dei chiodi, che sono stati conficcati nel legno facendolo passare facilmente attraverso 3 piastre o coltelli che tagliano spessi pezzi di manzo. Il materiale è stato anche colpito con proiettili simili a pallottole, che sono passati facilmente attraverso il legno normale ma non sono riusciti a penetrare nel legno densificato. Il test può essere visto qui.

Quando viene utilizzato in edilizia, il legno è critica che, sebbene sia molto resistente lungo la fibra, cede quando la forza viene applicata perpendicolarmente ad essa. Nel caso del legno densificato, è necessaria una forza 10 volte superiore per provocarne il cedimento. Il legno densificato è resistente come l'acciaio, ma 6 volte più leggero. I ricercatori ritengono che il nuovo materiale potrebbe essere utilizzato per la costruzione di automobili e aeroplani, in pratica ovunque si utilizzi l'acciaio.

L'applicazione del metodo a livello industriale consentirebbe di utilizzare specie a crescita rapida con resistenza e durezza molto basse per produrre un materiale molto resistente, biodegradabile e a bassa impronta di carbonio. In questo modo si potrebbero proteggere specie di altissima qualità ma a crescita molto lenta. In combinazione con la riforestazione permanente e la raccolta sostenibile, questo sarebbe un ottimo modo per utilizzare materiali ad alte prestazioni senza danneggiare l'ambiente e la salute degli abitanti del pianeta.

Anche se altamente resiliente, l'acqua rimane una vulnerabilità

Poiché non esiste un materiale perfetto e super legno ha un punto debole, ovvero la vulnerabilità all'acqua. Il nuovo materiale non perde la riconosciuta affinità del legno con l'acqua e, con l'aumento del contenuto di umidità, le sue proprietà fisiche e meccaniche diminuiscono. Il legno densificato deve quindi essere protetto dall'acqua e dall'umidità per poter beneficiare delle sue speciali proprietà. Un metodo per tenere lontana l'acqua è il rivestimento o la parziale impregnazione con oli. Si tratta di un metodo che si ispira al passato, quando la protezione delle imbarcazioni veniva effettuata con olio o catrame ottenuto dal riscaldamento del legno ad alte temperature. 

Ma l'affinità per l'acqua è utile per la biodegradazione del legno. Le esigenze attuali sono quelle di utilizzare sempre più prodotti biodegradabili che non danneggino l'ambiente a lungo termine. Il legno è un materiale di questo tipo, ma ha bisogno di acqua per degradarsi. Per questo motivo è necessario trovare un equilibrio sottile tra resistenza all'umidità e affinità con l'umidità.

Il 21° secolo sembra essere dedicato al legno

Sebbene il primo legno densificato sia stato ottenuto più di 5 anni fa, i risultati della ricerca non hanno ancora raggiunto il livello industriale. Ma è un processo che richiede tempo e investimenti, e il gruppo di ricercatori ha già stabilito alcuni contatti. Sicuramente si arriverà a quel livello perché il XXI secolo sembra essere il secolo del legno. L'emergere di nuovi prodotti industrializzati sempre più utilizzati nell'industria delle costruzioni dimostra il desiderio di rendere il legno un materiale il più performante possibile. E il superlegno è un materiale di questo tipo.

Per continuare a godere del legno e delle sue qualità speciali, tuttavia, abbiamo bisogno di una gestione sostenibile delle foreste, di un rimboschimento permanente e di soluzioni per l'utilizzo di specie considerate inferiori ma che crescono molto più rapidamente.