O que é a madeira densificada, comparável em resistência ao aço, às ligas de titânio e à fibra de carbono

A madeira tem sido utilizada desde a antiguidade para fabricar mobiliário, construir casas, barcos, as fuselagens dos primeiros aviões e muitos outros objectos. Os materiais modernos, como o aço, o betão ou o plástico, substituíram-na porque eram muito melhores em termos de resistência e dureza. Mas atualmente o desempenho de um material é também avaliado em termos do seu impacto ambiental e a madeira é a clara vencedora. Por isso, está de novo no centro das atenções e os cientistas estão a descobrir novas formas de melhorar o seu desempenho. É o caso grupo de investigadores da Universidade de Maryland que produziu uma madeira com propriedades notáveis, 12 vezes mais forte e 10 vezes mais dura do que antes do tratamento, comparável ao aço, às ligas de titânio ou à fibra de carbono.

Remoção de parte da lenhina e prensagem da madeira aquecida

Tratar pode não ser o termo mais adequado porque a madeira não é tratada com qualquer outra substância, mas apenas processada de uma determinada forma. Ao contrário de Accoya ou KebonyA madeira foi tratada com diferentes resinas para aumentar a sua resistência ao exterior, super madeira - como era chamado - foi submetido a um tratamento de deslenhificação parcial seguido de prensagem.

Os principais materiais que constituem a madeira são a celulose, as hemiceluloses e a lenhina. São eles que criam a célula da madeira. A celulose e as hemiceluloses formam a matriz, e a lenhina impregna a matriz, o que confere à madeira rigidez, peso e cor. Os investigadores da Universidade de Maryland, que no passado também madeira transparenteSubmeteram a madeira a uma deslenhificação parcial com produtos químicos e depois prensaram-na durante 24 horas, período durante o qual a madeira foi permanentemente aquecida a 65°C.

A remoção parcial da lenhina tornou a madeira mais leve e esponjosa. A pressão subsequente colapsou as paredes celulares, fazendo com que as fibras de celulose se compactassem e formassem novas ligações de hidrogénio muito fortes. A pressão também eliminou defeitos como vazios, fibras torcidas ou nós, e as propriedades da madeira tornaram-se mais uniformes.

É de salientar que os investigadores conseguiram encontrar o limite de deslenhificação que conduz a um desempenho notável do material obtido. Uma maior ou menor percentagem de lenhina removida conduz a resultados muito diferentes, com um desempenho muito pior da madeira resultante. Tudo isto se deve às ligações de hidrogénio formadas quando a percentagem de lenhina remanescente na estrutura da madeira é a ideal.

Uma madeira com novas propriedades, muito mais forte e resistente

A madeira resultante é 5 vezes mais fina do que era originalmente, mas 12 vezes mais forte e 10 vezes mais dura. Os pregos foram feitos a partir deste material e martelados na madeira, passando-a facilmente por 3 placas ou facas que cortam pedaços grossos de carne de vaca. O material também foi atingido por projécteis semelhantes a balas que atravessaram facilmente a madeira normal, mas não conseguiram penetrar na madeira densificada. O teste pode ser visto aqui.

Quando utilizada na construção, a madeira é critica que, embora seja muito forte ao longo da fibra, cede quando se aplica uma força perpendicular a ela. No caso da madeira densificada, é necessária uma força 10 vezes superior para provocar a sua rotura. A madeira densificada é tão forte como o aço, mas 6 vezes mais leve. Os investigadores acreditam que o novo material poderá ser utilizado no fabrico de automóveis e aviões, na construção civil - basicamente em qualquer lugar onde se utilize o aço.

A aplicação do método a nível industrial permitiria a utilização de espécies de crescimento rápido com resistência e dureza muito baixas para produzir um material muito forte, biodegradável e com uma pegada de carbono reduzida. Isto protegeria as espécies com muito boas qualidades mas com um crescimento muito lento. Combinado com a reflorestação permanente e a colheita sustentável, seria uma óptima forma de utilizar materiais de elevado desempenho sem prejudicar o ambiente e a saúde dos habitantes do planeta.

Embora altamente resistente, a água continua a ser uma vulnerabilidade

Como não existe um material perfeito e super madeira tem o seu ponto fraco, nomeadamente a sua vulnerabilidade à água. O novo material não perde a reconhecida afinidade da madeira com a água e, à medida que o teor de humidade aumenta, as suas propriedades físicas e mecânicas diminuem. Por isso, a madeira densificada deve ser protegida da água e da humidade para poder beneficiar das suas propriedades especiais. Um método para manter a água afastada é o revestimento ou a impregnação parcial com óleos. Este é um método inspirado no passado, quando a proteção dos barcos era feita com óleo ou alcatrão obtido por aquecimento da madeira a altas temperaturas.

Mas a afinidade com a água é útil para a biodegradação da madeira. Os requisitos actuais são a utilização crescente de produtos biodegradáveis que não prejudiquem o ambiente a longo prazo. A madeira é um desses materiais, mas precisa de água para se degradar. É por isso que é necessário encontrar o equilíbrio perfeito entre a resistência à humidade e a afinidade com a humidade.

O século XXI parece ser de madeira

Embora a primeira madeira densificada esteja disponível há mais de 5 anos, os resultados da investigação ainda não atingiram o nível industrial. Mas é um processo que requer tempo e investimento, e o grupo de investigadores já estabeleceu alguns contactos. Vai certamente chegar a esse nível porque o século XXI parece ser o século da madeira. O aparecimento de novos produtos industrializados, cada vez mais utilizados no sector da construção, mostra a vontade de tornar a madeira num material com o máximo de desempenho possível. E a super madeira é um desses materiais.

No entanto, para continuarmos a usufruir da madeira e das suas qualidades especiais, precisamos de uma gestão florestal sustentável, de uma florestação permanente e de soluções para a utilização de espécies consideradas inferiores, mas que têm um crescimento muito mais rápido.