Il legno è stato usato fin dall'antichità per costruire mobili, case, barche, la fusoliera dei primi aerei e molti altri oggetti. I materiali moderni come l'acciaio, il cemento e la plastica lo hanno sostituito perché sono molto più resistenti e duri. Ma oggi le prestazioni di un materiale vengono valutate anche in termini di impatto ambientale e il legno è il chiaro vincitore in questo senso. È quindi tornato sotto i riflettori e gli scienziati stanno trovando nuovi modi per aumentarne le prestazioni. Questo è il caso di gruppo di ricercatori dell'Università del Maryland che è riuscito a ottenere un legno dalle proprietà notevoli, 12 volte più resistente 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
Trattato 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 Kebonydove il legno è stato trattato con diverse resine per aumentarne la resistenza all'esterno, super legno - è stata sottoposta a un trattamento di delignificazione parziale seguito da pressatura.
I principali materiali di cui è composto 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, impregnata di lignina, che conferisce al legno rigidità, peso e colore. I ricercatori dell'Università del Maryland, che in passato sono riusciti anche a ottenere 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 riscaldato in modo permanente a 65°C.
La parziale rimozione della lignina ha reso il legno più leggero e spugnoso. La pressione successiva ha fatto collassare le pareti cellulari, le fibre di cellulosa si sono compattate e hanno formato nuovi legami idrogeno molto forti. La pressatura ha anche eliminato difetti come vuoti, fibre contorte o nodi, e le proprietà del legno sono diventate uniformi.
Va notato che i ricercatori sono riusciti a trovare quel limite di delignificazione che porta a prestazioni notevoli del materiale ottenuto. Una percentuale maggiore o minore di lignina rimossa porta a risultati molto diversi, con il legno risultante che ha prestazioni molto inferiori. Tutto ciò è dovuto ai legami idrogeno che si formano quando la percentuale di lignina rimasta nella struttura del legno è ottimale.
Un legno con nuove proprietà, molto più forte e duro
Il legno ottenuto è 5 volte più sottile di quello originario, ma 12 volte più resistente e 10 volte più duro. I chiodi sono stati ricavati da questo materiale e martellati nel legno facendolo passare facilmente attraverso 3 piastre o coltelli che tagliano spessi pezzi di manzo. Il materiale è stato anche sottoposto al fuoco di proiettili simili a pallottole, che passavano facilmente attraverso il legno normale ma non riuscivano a penetrare nel legno densificato. Il test può essere visto qui.
Quando viene utilizzato in edilizia, il legno è rimproveri 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 farlo cedere. Il legno densificato è resistente quanto l'acciaio, ma 6 volte più leggero. I ricercatori ritengono che il nuovo materiale potrebbe essere utilizzato nella produzione di automobili e aerei, nell'edilizia e praticamente ovunque si utilizzi l'acciaio.
L'applicazione del metodo su scala industriale consentirebbe di utilizzare specie a crescita rapida e a bassissima resistenza e durezza per ottenere un materiale altamente resistente, biodegradabile e a bassa impronta di carbonio. In questo modo si potrebbero proteggere specie con ottime qualità ma con una crescita molto lenta. In combinazione con la riforestazione permanente e il disboscamento sostenibile, 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 rappresenta ancora una vulnerabilità.
Poiché non esiste un materiale perfetto e super legno ha il suo punto debole, ovvero la vulnerabilità all'acqua. Il nuovo materiale non perde la riconosciuta affinità del legno con l'acqua e, con l'aumento dell'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 proprietà uniche. Un metodo per tenere lontana l'acqua è il rivestimento o l'impregnazione parziale 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.
Tuttavia, 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. È per questo che dobbiamo trovare il giusto equilibrio 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 raggiungerà questo livello perché il XXI secolo sembra essere il secolo del legno. L'emergere di prodotti nuovi e industrializzati che spingono l'industria delle costruzioni a utilizzarlo sempre di più dimostra la volontà di rendere il legno un materiale più performante. E il superlegno è uno di questi materiali.
Tuttavia, per continuare a godere del legno e delle sue qualità speciali, abbiamo bisogno di un disboscamento sostenibile, di un rimboschimento permanente e di soluzioni per utilizzare specie considerate inferiori ma che crescono molto più rapidamente.
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