Puu on arvostettu rakennusmateriaali Suomessa ja ympäri maailmaa sen keveyden, lämmöneristyskyvyn ja nopean asennettavuuden ansiosta. Tämä materiaali on kehittynyt huomattavasti uusien versioiden myötä, jotka parantavat sen kestävyyttä, muun muassa tulelle ja kosteudelle.
Sisällysluettelo
Tämän vuoksi kiinalainen tutkijaryhmä, johon kuuluu myös baskilainen tutkija, on kehittänyt uuden sienillä vahvistetun superpuun, joka on vahvempaa kuin ruostumaton teräs, vaikka painaa vain murto-osan siitä.
Tämä puu, joka on saanut nimeksi BioStrong Wood, on luotu luonnollisen muunnosprosessin avulla. Kun puunrungot joutuvat suohon tai joen uomaan, jossa ne ovat hapettomia ja altistuvat mikrobeille, ne tiivistyvät vähitellen .
Ne myös saavat poikkeuksellisen lujuuden ja joskus tuhansien vuosien kuluttua ne ilmestyvät uudelleen kivettyneenä puuna, jolla on hämmästyttävä kestävyys ja kivinen kiilto. BioStrong Wood hyödyntää tätä tarjotakseen materiaalia, jolla on ainutlaatuiset ominaisuudet monenlaisiin käyttötarkoituksiin.
Tutkimuksessaan, joka on julkaistu tiedelehdessä Science Advances, tutkijat väittävät , että heidän työnsä ”on taloudellisesti kilpailukykyinen, ekologisesti kestävä ja hiilineutraali vaihtoehto olemassa oleville rakennusmateriaaleille”.
Sienillä vahvistettu
Huolimatta puun laajasta käytöstä rakentamisessa, sillä on tiettyjä rajoituksia, kuten huokoisuus, kosteuden imeytyminen ja epähomogeenisuus, jotka estävät sen käytön joissakin perusrakenteissa. Tämä tutkimus muuttaa kaiken ikuisesti .
Ryhmä tutkijoita on havainnut, että puu, joka on helposti saatavilla oleva materiaali ja luonnollinen hiilivarasto, voi suurella todennäköisyydellä korvata teräksen ja alumiinin , jotka ovat öljyjohdannaisia ja tuottavat suuria määriä ilmastoa lämmittäviä haitallisia kaasuja.
BioStrong Wood -tekniikka perustuu luonnolliseen prosessiin, mutta sen perustana on kolme päävaihetta. Ensimmäinen vaihe on valikoiva sienien aiheuttama hajoaminen: tutkijat inokuloivat nopeasti kasvavien puulajien, poppelin ja valkohavun, laudat valkohomeen sienillä.
Tällä tavoin mikro-organismit valikoivasti hajottavat tiettyjä sidoksia puun ligniinissä – monimutkaisessa orgaanisessa polymeerissä, joka vastaa muun muassa puun rungon kovuudesta – heikentäen siten matriisia vaikuttamatta selluloosan vahvaan rakenteeseen.
Toinen vaihe on hellävarainen kemiallinen käsittely. Tutkijat selittävät, että muutaman päivän kuluttua sienen vaikutus pysähtyy kohtuullisen emäksisen pesun ansiosta, joka poistaa jäännökset ja valmistaa puun edelleen molekyyliseen uudelleenjärjestelyyn .
Lopuksi, viimeisessä vaiheessa, puusta valmistetut laudat puristetaan yli 180 °C:n lämpötilassa korkeassa paineessa . Tämän seurauksena soluseinät tuhoutuvat, ontelot katoavat ja ligniinin fragmentit muuttuvat uusiksi hiili-hiili-sidoksiksi.
Tutkijoiden mukaan tutkimuksessaan he väittävät, että tuloksena on tiivis, homogeeninen puurakenne, jonka kosteuden imeytyminen on erittäin alhainen ja mekaaninen lujuus ylittää ruostumattoman teräksen, samalla säilyttäen jopa 85 % alkuperäisestä massastaan .
Suuri vastustuskyky
BioStrong Wood -puu on läpäissyt useita mekaanisia testejä, joiden aikana tutkijat havaitsivat, että tämä innovatiivinen puu saavutti murtolujuuden yli 530 MPa , mikä ylittää tavallisen ruostumattoman teräksen.
Se jopa lisäsi käsittelemättömän puun energianvaimennuskykyä yli yksitoistakertaiseksi . Toinen mielenkiintoinen yksityiskohta on, että tämä uusi materiaali myös kolminkertaisti taivutuslujuutensa ja säilytti jopa jäykkyytensä äärimmäisissä lämpötilavaihteluissa.
Tutkijat ovat myös havainneet, että puu ei ime vettä hydrofobisen pintansa ansiosta. Elektronimikroskopia ja röntgendiffraktio ovat vahvistaneet, että puu on vähemmän huokoista ja selluloosa on kiteisempää, ja että palautettu ligniini toimii luonnollisena hartsina.
BioStrong Woodilla on vielä yksi etu: se on hiilidioksidipäästötön materiaali : jokainen kilogramma materiaalia sitoo noin 1,2 kg puhdasta hiilidioksidia (CO₂).
Teräs puolestaan tuottaa yli 1,9 kg hiilidioksidia tuotettua tuotetta kohti. Tutkijat huomauttavat myös, että puun arvioitu hinta on vain 14 senttiä kilolta .
Tutkijat ovat jo valmistaneet tällä menetelmällä ensimmäiset prototyypit , joilla voi olla laaja käyttöalue rakennusalalla. Niitä voidaan esimerkiksi käyttää kevyiden ajoneuvojen sisätilojen paneeleissa tai iskunkestävissä urheiluvälineissä.
Se on myös hyödyllinen lämpöeristeenä äärimmäisissä olosuhteissa tai rakennusalustana, jossa on luonnonpuun esteettiset ominaisuudet . Se mahdollistaa myös metsänhoidon ja puiden karsimisen jätteiden hyödyntämisen, mikä edistää paikallisen kiertotalouden kehitystä ja työllisyyttä maaseudulla.
Tämä materiaali kohtaa kuitenkin edelleen useita ongelmia, kuten sen palonkestävyys, joka on vielä tuntematon, ja sen kierrätys käyttöiän päätyttyä, joita tutkimusryhmän on nyt tarkoitus tutkia.
