Glazen ramen zoals deze kunnen worden vervangen door transparant hout. Shutterstock / Visions-AD
Hout is een oeroud materiaal dat mensen al miljoenen jaren gebruiken voor de bouw van woningen, schepen en als brandstof voor verbranding. Het is ook een hernieuwbare bron en een manier om overtollig koolstofdioxide op te vangen uit de atmosfeer van de aarde. Tegenwoordig wordt het belangrijkste bestanddeel van hout - cellulose - jaarlijks geproduceerd 20 keer het volume van staal.
Een ding waar je geen hout voor zou gebruiken, is het maken van ramen. In plaats daarvan vertrouwen we op glas en plastic, die transparant zijn en, indien gehard, structurele ondersteuning kunnen bieden. Maar gebouwen verliezen veel warmte door glas, en hoewel licht wat warmte door het materiaal kan brengen, is het geen goede isolator. Daarom hebben we dubbele beglazing nodig. Hout daarentegen is sterk isolerend, maar niet transparant. Meestal.
Materiaalwetenschappers experimenteren de afgelopen jaren met het transparant maken van hout. Door hout doorzichtig te maken en zijn hoge mechanische eigenschappen te behouden, zou een goed alternatief zijn voor glas uit een duurzame en hernieuwbare bron. Eerdere methoden hiervan waren zeer energie-intensief en gebruikten schadelijke chemicaliën, maar een nieuwe studie heeft een manier laten zien om hout transparant te maken zonder daarbij enorm veel energie te verbruiken.
Door hout kijken
Het gebrek aan transparantie van hout komt door de combinatie van de twee hoofdbestanddelen, cellulose en lignine. De lignine absorbeert licht en de aanwezigheid van chromoforen - door licht geactiveerde verbindingen - in het materiaal zorgt ervoor dat het hout er bruin uitziet. De vezels in het hout, die voornamelijk uit cellulose bestaan, zijn holle buisachtige structuren. De lucht in deze holle buizen verstrooit licht, waardoor de transparantie van het materiaal verder wordt verminderd.
Eerder werk om hout transparant te maken, is betrokken het verwijderen van de lignine volledig uit de structuur en vervangen door een harsmateriaal. Voor het verwijderen van lignine zijn veel milieubelastende chemicaliën nodig en het vermindert ook aanzienlijk de mechanische eigenschappen van het materiaal. maakt het zwakker.
De nieuwe studie, door onderzoekers van de Universiteit van Maryland, laat zien hoe je hout transparant kunt maken met behulp van een eenvoudige chemische stof - waterstofperoxide - die vaak wordt gebruikt om haar te bleken. Deze chemische stof wijzigt de chromoforen en verandert hun structuur zodat ze niet langer licht absorberen en het hout kleuren.
Het verwijderen van een onderdeel van hout, lignine genaamd, kan het doorzichtig maken. Shutterstock / Krasula
De chemische stof kan op het hout worden geborsteld en vervolgens met licht worden geactiveerd om een schitterend wit materiaal te produceren - blond hout als je wilt. De chemische reactie van hout met waterstofperoxide is bekend. Het is de basis voor het bleken van houtpulp dat wordt gebruikt voor het maken van papier - een van de redenen waarom papier schitterend wit is.
De andere reden waarom papier wit is, is omdat poriën of gaten in de structuur licht verstrooien, net als de holle cellulosevezels in hout. Het vullen van deze vezels met hars vermindert die verstrooiing, waardoor licht door het hout kan gaan en het transparant wordt, terwijl de oorspronkelijke mechanische eigenschappen behouden blijven.
Ontvang de nieuwste via e-mail
Houten ramen
Dit is een zeer opwindende ontwikkeling waarbij gebruik wordt gemaakt van bekende chemische reacties van waterstofperoxide met lignine. De aanpak zou ook kunnen worden toegepast op grote stukken materiaal, wat leidt tot de productie van transparante bouwmaterialen die een reëel potentieel bieden om glas te vervangen.
Omdat de chemische stof op het hout wordt geborsteld, zijn er mogelijk mogelijkheden om decoratieve effecten aan het materiaal toe te voegen. Dit zou materiaalpanelen populair kunnen maken voor binnentoepassingen, terwijl het ook extra isolatie biedt.
Er moet nog meer worden gedaan om de reactie met hout te optimaliseren en het in een industrieel geautomatiseerd proces op te nemen. Maar op een dag, in de toekomst, zit je misschien in een huis of werk je in een gebouw met houten ramen.
Over de auteur
Steve Eichhorn, hoogleraar materiaalwetenschappen en techniek, Universiteit van Bristol
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Aanbevolen boeken:
Yellowstone's Wildlife in Transition
Meer dan dertig experts detecteren verontrustende tekenen van een systeem onder spanning. Ze identificeren drie dwingende stressoren: invasieve soorten, de ontwikkeling van onbeschermde gebieden in de particuliere sector en een opwarmend klimaat. Hun concluderende aanbevelingen geven vorm aan de discussie van de eenentwintigste eeuw over hoe deze uitdagingen het hoofd moeten worden geboden, niet alleen in Amerikaanse parken, maar ook voor beschermde gebieden over de hele wereld. Zeer leesbaar en volledig geïllustreerd.
Voor meer informatie of om "Yellowstone's Wildlife in Transition" op Amazon te bestellen.
The Energy Glut: Climate Change and the Politics of Fatness
door Ian Roberts. Experts vertelt het verhaal van energie in de samenleving en plaatst 'vetheid' naast klimaatverandering als manifestaties van dezelfde fundamentele planetaire malaise. Dit spannende boek beweert dat de polsslag van fossiele brandstofenergie niet alleen het proces van catastrofale klimaatverandering op gang heeft gebracht, maar ook de gemiddelde verdeling van het menselijk gewicht naar boven voortstuwde. Het biedt en beoordeelt voor de lezer een reeks persoonlijke en politieke strategieën voor het verkolingsproces.
Voor meer info of om "The Energy Glut" op Amazon te bestellen.
Last Stand: Ted Turner's Quest om een verontruste planeet te redden
door Todd Wilkinson en Ted Turner. Ondernemer en mediamagnaat Ted Turner noemt het broeikaseffect de meest ernstige bedreiging voor de mensheid, en zegt dat de tycoons van de toekomst zullen worden geslagen in de ontwikkeling van groene, alternatieve hernieuwbare energie. Door de ogen van Ted Turner beschouwen we een andere manier van denken over het milieu, onze verplichtingen om anderen in nood te helpen, en de ernstige uitdagingen die het voortbestaan van de beschaving bedreigen.
Voor meer info of om "Last Stand: Ted Turner's Quest ..." op Amazon te bestellen.
