Glassvinduer som disse kan erstattes med gjennomsiktig tre. Shutterstock / Visions-AD
Tre er et eldgammelt materiale mennesker har brukt i millioner av år, til bygging av hus, skip og som en kilde til drivstoff for forbrenning. Det er også en fornybar kilde, og en måte å fange opp overflødig karbondioksid fra jordens atmosfære. I dag produseres hovedkomponenten i tre - cellulose - årlig kl 20 ganger volumet av stål.
En ting du ikke vil bruke tre til, er å lage vinduer. I stedet stoler vi på glass og plast, som er gjennomsiktige og når de herdes, kan gi strukturell støtte. Men bygninger mister mye varme gjennom glass, og mens lys kan bringe litt varme gjennom materialet, er det ikke en god isolator. Dette er grunnen til at vi trenger doble vinduer. Tre er derimot sterkt isolerende, men det er ikke gjennomsiktig. Vanligvis.
De siste årene har materialforskere eksperimentert med å gjøre tre gjennomsiktig. Å gjøre tre gjennomsiktig og beholde de høye mekaniske egenskapene, vil gi et godt alternativ til glass fra en bærekraftig og fornybar kilde. Tidligere metoder å gjøre dette var svært energiintensive og brukte skadelige kjemikalier, men en ny studie har vist en måte å gjøre tre gjennomsiktig uten å bruke store mengder energi i prosessen.
Å se gjennom tre
Woods mangel på gjennomsiktighet kommer fra kombinasjonen av de to hovedkomponentene, cellulose og lignin. Ligninet absorberer lys, og tilstedeværelsen av kromoforer - lysaktiverte forbindelser - i materialet får treet til å se brunt ut. Fibrene i treet, som hovedsakelig består av cellulose, er hule rørlignende strukturer. Luften i disse hule rørene sprer lys og reduserer materialets gjennomsiktighet ytterligere.
Tidligere arbeid med å gjøre tre gjennomsiktig har involvert fjerning av lignin helt fra strukturen og erstatte den med et harpiksmateriale. Fjerning av lignin krever mye miljøskadelige kjemikalier, og det reduserer også betydelig de mekaniske egenskapene av materialet. gjør det svakere.
Den nye studien, av forskere ved University of Maryland, demonstrerer hvordan man kan gjøre tre gjennomsiktig ved hjelp av et enkelt kjemikalie - hydrogenperoksid - ofte brukt til å bleke hår. Dette kjemikaliet modifiserer kromoforene, endrer strukturen slik at de ikke lenger virker for å absorbere lys og farge treet.
Fjerne en komponent av tre, kalt lignin, kan gjøre det gjennomsiktig. Shutterstock / Krasula
Kjemikaliet kan børstes på treet og deretter aktiveres ved hjelp av lys for å produsere et strålende hvitt materiale - blondt tre hvis du vil. Den kjemiske reaksjonen av tre med hydrogenperoksid er velkjent. Det er grunnlaget for bleking av tremasse som brukes til papirfremstilling - en av grunnene til at papir er strålende hvitt.
Den andre grunnen til at papir er hvitt er at porene eller hullene i strukturen sprer lys, akkurat som de hule cellulosefibrene i tre. Å fylle disse fibrene med harpiks reduserer spredningen, slik at lyset kan passere gjennom treet og gjøre det gjennomsiktig, samtidig som de opprinnelige mekaniske egenskapene beholdes.
Trevinduer
Dette er en veldig spennende utvikling som bruker kjente kjemiske reaksjoner av hydrogenperoksid med lignin. Tilnærmingen kan også brukes på store deler av materialet, noe som fører til produksjon av gjennomsiktige byggematerialer som gir et reelt potensial for å erstatte glass.
Fordi kjemikaliet er børstet på treet, kan det være muligheter for å legge dekorative effekter til materialet. Dette kan gjøre materialpaneler populære for innendørs bruk, samtidig som det gir ekstra isolasjon.
Ytterligere arbeid må gjøres for å optimalisere reaksjonen med tre, og for å innlemme den i en industriell automatisert prosess. Men en dag, i fremtiden, kan du sitte i et hjem eller jobbe i en bygning med trevinduer.
om forfatteren
Steve Eichhorn, professor i materialvitenskap, University of Bristol
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Relaterte bøker:
Fremtiden vi velger: Overleve klimakrisen
av Christiana Figueres og Tom Rivett-Carnac
Forfatterne, som spilte nøkkelroller i Parisavtalen om klimaendringer, tilbyr innsikt og strategier for å håndtere klimakrisen, inkludert individuell og kollektiv handling.
Klikk for mer info eller for å bestille
Den ubeboelige jorden: Livet etter oppvarmingen
av David Wallace-Wells
Denne boken utforsker de potensielle konsekvensene av ukontrollerte klimaendringer, inkludert masseutryddelse, mat- og vannmangel og politisk ustabilitet.
Klikk for mer info eller for å bestille
Fremtidsdepartementet: En roman
av Kim Stanley Robinson
Denne romanen forestiller en nær fremtidig verden som kjemper med virkningene av klimaendringer og tilbyr en visjon for hvordan samfunnet kan endre seg for å møte krisen.
Klikk for mer info eller for å bestille
Under a White Sky: The Nature of the Future
av Elizabeth Kolbert
Forfatteren utforsker menneskets påvirkning på naturen, inkludert klimaendringer, og potensialet for teknologiske løsninger for å møte miljøutfordringer.
Klikk for mer info eller for å bestille
Drawdown: Den mest omfattende planen som noen gang har foreslått å reversere global oppvarming
redigert av Paul Hawken
Denne boken presenterer en omfattende plan for å håndtere klimaendringer, inkludert løsninger fra en rekke sektorer som energi, landbruk og transport.
