Glasfenster wie diese könnten durch transparentes Holz ersetzt werden. Shutterstock / Visions-AD
Holz ist ein uraltes Material, das Menschen seit Millionen von Jahren für den Bau von Wohnungen, Schiffen und als Brennstoffquelle für die Verbrennung verwenden. Es ist auch eine erneuerbare Quelle und eine Möglichkeit, überschüssiges Kohlendioxid aus der Erdatmosphäre einzufangen. Heute wird der Hauptbestandteil von Holz - Zellulose - jährlich bei produziert 20 mal das Volumen von Stahl.
Eine Sache, für die Sie kein Holz verwenden würden, ist die Herstellung von Fenstern. Stattdessen setzen wir auf Glas und Kunststoff, die transparent sind und, wenn sie gehärtet werden, strukturelle Unterstützung bieten können. Gebäude verlieren jedoch viel Wärme durch Glas, und während Licht etwas Wärme durch das Material bringen kann, ist es kein guter Isolator. Deshalb brauchen wir Doppelverglasung. Holz hingegen ist stark isolierend, aber nicht transparent. Gewöhnlich.
In den letzten Jahren haben Materialwissenschaftler damit experimentiert, Holz transparent zu machen. Holz durchsichtig zu machen und seine hohen mechanischen Eigenschaften beizubehalten, wäre eine gute Alternative zu Glas aus einer nachhaltigen und erneuerbaren Quelle. Bisherige Methoden davon waren sehr energieintensiv und verwendeten schädliche Chemikalien, aber eine neue Studie hat einen Weg aufgezeigt, Holz transparent zu machen, ohne dabei große Mengen an Energie zu verbrauchen.
Durch Holz sehen
Die mangelnde Transparenz von Wood beruht auf der Kombination der beiden Hauptkomponenten Cellulose und Lignin. Das Lignin absorbiert Licht und das Vorhandensein von Chromophoren - lichtaktivierten Verbindungen - im Material lässt das Holz braun aussehen. Die Fasern im Holz, die hauptsächlich aus Zellulose bestehen, sind hohle rohrartige Strukturen. Die Luft in diesen Hohlrohren streut Licht und verringert die Transparenz des Materials weiter.
Bisherige Arbeiten zur Transparenz von Holz waren beteiligt Entfernen des Lignins vollständig aus der Struktur und ersetzen Sie es durch ein Harzmaterial. Die Entfernung von Lignin erfordert viele umweltschädliche Chemikalien und reduziert diese ebenfalls erheblich die mechanischen Eigenschaften des Materials. macht es schwächer.
Die neue Studie von Forschern der University of Maryland zeigt, wie Holz mit einer einfachen Chemikalie - Wasserstoffperoxid - transparent gemacht werden kann, die üblicherweise zum Bleichen von Haaren verwendet wird. Diese Chemikalie verändert die Chromophore und verändert ihre Struktur, sodass sie kein Licht mehr absorbieren und das Holz färben.
Durch Entfernen eines Holzbestandteils, Lignin genannt, kann es durchsichtig werden. Shutterstock / Krasula
Die Chemikalie kann auf das Holz gebürstet und dann mit Licht aktiviert werden, um ein strahlend weißes Material zu erzeugen - blondes Holz, wenn Sie möchten. Die chemische Reaktion von Holz mit Wasserstoffperoxid ist bekannt. Es ist die Basis für das Bleichen von Zellstoff zur Papierherstellung - einer der Gründe, warum Papier strahlend weiß ist.
Der andere Grund, warum Papier weiß ist, ist, dass Poren oder Löcher in seiner Struktur Licht streuen, genau wie die hohlen Zellulosefasern in Holz. Das Füllen dieser Fasern mit Harz verringert diese Streuung, lässt Licht durch das Holz und macht es transparent, während die ursprünglichen mechanischen Eigenschaften erhalten bleiben.
Holzfenster
Dies ist eine sehr aufregende Entwicklung, die bekannte chemische Reaktionen von Wasserstoffperoxid mit Lignin nutzt. Der Ansatz könnte auch auf große Materialstücke angewendet werden, was zur Herstellung transparenter Baumaterialien führt, die ein echtes Potenzial für den Ersatz von Glas bieten.
Da die Chemikalie auf das Holz gebürstet wird, können dem Material möglicherweise dekorative Effekte hinzugefügt werden. Dies könnte Materialplatten für Innenanwendungen beliebt machen und gleichzeitig eine zusätzliche Isolierung bieten.
Weitere Arbeiten müssen durchgeführt werden, um die Reaktion mit Holz zu optimieren und in einen industriell automatisierten Prozess einzubeziehen. Aber eines Tages, in der Zukunft, könnten Sie in einem Haus sitzen oder in einem Gebäude mit Holzfenstern arbeiten.
Über den Autor
Steve Eichhorn, Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, University of Bristol
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
Bücher zum Thema:
Die Zukunft, die wir wählen: Überleben der Klimakrise
von Christiana Figueres und Tom Rivett-Carnac
Die Autoren, die eine Schlüsselrolle im Pariser Klimaschutzabkommen spielten, bieten Einblicke und Strategien zur Bewältigung der Klimakrise, einschließlich individueller und kollektiver Maßnahmen.
Klicken Sie für weitere Informationen oder zum Bestellen
Die unbewohnbare Erde: Leben nach der Erwärmung
von David Wallace-Wells
Dieses Buch untersucht die möglichen Folgen eines ungebremsten Klimawandels, einschließlich Massensterben, Nahrungs- und Wasserknappheit und politischer Instabilität.
Klicken Sie für weitere Informationen oder zum Bestellen
Das Ministerium für die Zukunft: Ein Roman
von Kim Stanley Robinson
Dieser Roman stellt sich eine Welt in naher Zukunft vor, die mit den Auswirkungen des Klimawandels zu kämpfen hat, und bietet eine Vision dafür, wie sich die Gesellschaft verändern könnte, um die Krise zu bewältigen.
Klicken Sie für weitere Informationen oder zum Bestellen
Unter einem weißen Himmel: Die Natur der Zukunft
von Elizabeth Kolbert
Der Autor untersucht die Auswirkungen des Menschen auf die Natur, einschließlich des Klimawandels, und das Potenzial für technologische Lösungen zur Bewältigung von Umweltproblemen.
Klicken Sie für weitere Informationen oder zum Bestellen
Drawdown: Der umfassendste Plan, der je zur Umkehr der globalen Erwärmung vorgeschlagen wurde
herausgegeben von Paul Hawken
Dieses Buch präsentiert einen umfassenden Plan zur Bekämpfung des Klimawandels, einschließlich Lösungen aus einer Reihe von Sektoren wie Energie, Landwirtschaft und Verkehr.
