Cuando Timothée Boitouzet estudió arquitectura en Japón, donde los edificios necesitan sobrevivir a los terremotos, se dio cuenta de que el próximo material inteligente podría ser uno que los humanos hayan usado durante miles de años: la madera.
En Francia, construimos más con hormigón y piedra que con madera", dijo. Cuando estuve expuesto a la cultura de la construcción japonesa, me di cuenta de cómo se podían construir estructuras fantásticas con madera. Este material que considerábamos un material antiguo, sin innovación, en realidad era súper inteligente. Esto me entusiasmó con la madera '.
En 2016, Boitouzet fundó la empresa de ciencia de materiales Woodoo en París, Francia, que moderniza la madera para darle nuevas propiedades. Su objetivo es transformar la industria de la construcción mediante la sustitución del acero por madera, por ejemplo. A diferencia de otros materiales de construcción, como la piedra o el hormigón que contiene arena, la madera es un recurso renovable, lo que la convierte en un material de construcción sostenible atractivo, dijo Boitouzet.
Construir más con árboles también podría ayudar a frenar la gran huella de carbono de la industria de la construcción, que está acelerando el cambio climático. Un informe reciente del World Green Building Council estima que el 11% de las emisiones globales de carbono provienen de materiales y procesos de construcción a lo largo del ciclo de vida del edificio. Como los árboles contienen carbono, el uso de madera en los edificios es una forma de almacenar carbono.
La madera, sin embargo, se puede utilizar para más que pilares de soporte. Al extraer selectivamente la lignina de la madera, la sustancia que forma las paredes celulares, y reemplazarla con un tipo específico de polímero, se convierte en un nuevo material. "(Esta madera) es resistente a la intemperie, más resistente al fuego, de tres a cinco veces más fuerte y transparente", dijo Boitouzet.
Las propiedades ópticas del polímero se combinan con las de la madera para que la luz no se doble cuando atraviesa la madera aumentada. En cambio, pasa a través. Esta transparencia abre un amplio abanico de posibilidades.
Hasta el momento, las empresas de automoción son las que más interés han mostrado por su madera aumentada.
Actualmente, a través de un proyecto llamado Woodoo Augmented Wood , la compañía está trabajando en la integración de la electrónica en su madera sensible al tacto, mediante la colaboración con socios de la industria. El material, que transmite luz, se convertirá en paneles de madera para los "tableros táctiles" de los automóviles, dice Boitouzet.
Woodoo ve a la industria automotriz como una puerta de entrada para llevar sus productos al mercado, al tiempo que presenta productos de madera que son más livianos y producen menos emisiones que los paneles tradicionales.
Boitouzet no es el único entusiasmado con las posibilidades que ofrece la madera. Lars Berglund, profesor de madera y compuestos de madera del KTH Royal Institute of Technology en Suecia, ha descubierto que la madera transparente y resistente tiene muchos usos.
"Es un área difícil para ser original porque la gente ha trabajado en la tecnología de la madera durante cientos de años", dijo el profesor Berglund, que dirige el proyecto WoodNanoTech . Si bien otras investigaciones han tratado principalmente de abordar sus deficiencias, como su sensibilidad al agua, él y su equipo se han centrado en otras características de la madera.
"Hemos podido liberarnos de esa limitación y buscar nuevas posibilidades que no se han considerado hasta ahora", dijo. Su enfoque está en el uso de madera transparente para aplicaciones de ingeniería.
El profesor Berglund utiliza la madera como plantilla para la nanotecnología, al igual que Boitouzet, eliminando la lignina, introduciendo un polímero ópticamente compatible y agregando otra tecnología para ampliar su funcionalidad.
La aplicación que más entusiasma al profesor Berglund es la incrustación de puntos cuánticos en madera para crear diodos emisores de luz (LED), porque sospecha que podría ser la aplicación que permitirá al equipo irrumpir en el mercado comercial. "La idea es que su techo sea un panel de madera, y el panel de madera tenga esta función LED, por lo que puede tener iluminación interior directamente desde el techo", dijo.
A diferencia de una luz de fuente puntual, la luz de la madera transparente es difusa, lo que la hace más natural y agradable a la vista, dice el profesor Berglund. Los puntos cuánticos son una colección de átomos semiconductores, de unos pocos nanómetros de ancho, que emiten fluorescencia cuando se exponen a la luz ultravioleta. Estos paneles son solo una de las muchas aplicaciones que WoodNanoTech ha ideado para su madera transparente.
La madera también puede ser la base de las ventanas electrocrómicas. Estas 'ventanas inteligentes', que están pintadas con una fina capa de polímero, pueden bloquear la luz cuando la electricidad pasa a través de ellas.
Energía
El profesor Berglund cree que esta madera de próxima generación también tiene un lugar en el sector energético. "Podemos mejorar la eficiencia (de las células solares) porque la dispersión de la luz (dentro de la madera) significa que el camino de la (luz) es más largo, por lo que se puede absorber más energía", dijo.
Y el uso de un material de cambio de fase en lugar de un polímero para reemplazar la lignina transforma la madera en un dispositivo de almacenamiento de energía. Durante el día, esta madera infundida puede absorber calor, pero por la noche, cuando las temperaturas bajan, el material de cambio de fase cristaliza y libera calor.
"Comenzamos con la madera, la hacemos portadora y luego integramos la tecnología (nano) con otras funciones", dijo el profesor Berglund.
El principal desafío para las nuevas tecnologías es la escalabilidad, y la madera de próxima generación no es una excepción. "¿Cómo escalas desde el procesamiento de laboratorio, donde tienes un control estricto sobre tu nanoestructura, hasta algo que se puede hacer a escala industrial?" Preguntó el profesor Berglund, y agregó que están buscando socios comerciales. Esto puede resultar difícil para los proyectos de investigación académica.
Para Boitouzet de Woodoo, el hecho de que su empresa ya tenga socios industriales les permite aumentar la producción. Actualmente, producen 5.000 metros cuadrados de madera aumentada por año, que es aproximadamente las tres cuartas partes de un campo de fútbol, y ahora apuntan a 300.000 metros cuadrados al año.
Afortunadamente, la madera para madera aumentada es fácil de obtener y ya hay muchos lugares donde pueden adquirir madera, dice Boitouzet. Woodoo utiliza haya, pino y álamo, entre otros, mientras que el equipo de investigación del profesor Berglund moderniza la balsa y está centrando su atención en el abedul.
El siguiente paso del profesor Berglund es hacer que su madera modificada sea más ecológica. Una forma de hacerlo sería retener la mayor cantidad posible de lignina, en lugar de desecharla. "Si lo quita, está agregando un paso químico que va a costar energía, requiere solventes", dijo. Usar más lignina también significa retener más carbono en los edificios.
En este momento, su equipo se está enfocando en usar un polímero más ecológico en los materiales. "Hasta ahora, hemos utilizado polímeros a base de petróleo para impregnar la madera, pero ahora estamos trabajando muy intensamente para utilizar un polímero de base biológica", dijo. Eso aseguraría la posición de la madera de próxima generación como material de construcción del futuro.
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