bambù trasparente capace di produrre più energia e molto resistente in caso di incendio

Il legno e il vetro sono due dei materiali più apprezzati in Spagna grazie ai loro molteplici utilizzi, soprattutto nel settore edile. Nello specifico, il vetro di silice, presente nelle finestre ma anche nei dispositivi come i pannelli solari, ha una produzione annua a livello mondiale di circa 130 milioni di tonnellate, ma continua a dover affrontare sfide come la sua fragilità o le emissioni di gas serra generate durante il processo di fabbricazione. E se la soluzione migliore fosse utilizzare il legno per ottenere il vetro?

È qualcosa a cui si pensava da quando Siegfried Fink, un botanico tedesco, riuscì a creare un legno trasparente nel 1992 sbiancando i pigmenti delle cellule vegetali. Successivamente sono state condotte diverse indagini, come quella che ha ottenuto dal legno un materiale più forte della plastica e più resistente del vetro, tra cui le ultime scoperte di un team dell’Università Centrale del Sud delle Scienze Forestali e Tecnologiche (. CSUFT), in Cina. In questo caso, l’origine del materiale è il bambù naturale, con il quale hanno ottenuto, oltre ad una grande resistenza una barriera ignifuga a tre strati che riduce efficacemente il rilascio di calore e rallenta la propagazione delle fiamme.

I risultati, pubblicati sulla rivista Ricerca, dimostrano la sua fattibilità non solo per sostituire elementi come le finestre, ma anche la sua utilità come substrato per celle fotovoltaiche in perovskite, destinate a sostituire i pannelli solari convenzionali in silicio nel prossimo futuro. I suoi elevati valori di trasmittanza luminosa portano a un miglioramento di oltre il 15% nell’efficienza di conversione della potenzache consentirà la fabbricazione di pannelli solari più potenti e resistenti.

vetro di bambù

Il legno trasparente non è un materiale nuovo, anche se è ancora in una fase iniziale di sviluppo. Per far sì che questo materiale utilizzato fin dalle origini dell’uomo diventi cristallino, viene utilizzata una tecnica complessa mediante la quale la lignina, una sostanza naturale che fa parte della parete cellulare, viene modificata o eliminata e che offre il tono marrone del legno. Successivamente rimane uno scheletro bianco lattiginoso di cellule cave che rimane opaco, perché le pareti cellulari piegano la luce in modo diverso rispetto all’aria.

Questi airbag —che si generano quando l’albero viene abbattuto e l’umidità evapora— Poi Sono riempiti con una sostanza, ad esempio la resina epossidicache ha il compito di deviare la luce in misura simile a quella delle pareti cellulari, rendendo il legno trasparente.

Grazie alle caratteristiche speciali di questo legno che trasmette la luce, come la sua grande trasparenza, la sua elevata resistenza meccanica o le sue superiori proprietà di isolamento termico, la sua produzione è salita alle stelle, ma ha ancora importanti sfide da affrontare. I principali ostacoli affrontati sono carenza globale di legnamesoprattutto in paesi come la Cina, e la sua vulnerabilità al fuoco, derivata dall’uso di polimeri nella sua produzione.

Considerati questi inconvenienti, i ricercatori Yiqiang Wu e Caichao Wan hanno identificato il bambù come la migliore alternativa per la produzione di lastre di vetro in legno trasparente. Questa specie “si vanta un rapido tasso di crescita e rigenerazioneche gli permette di raggiungere la maturità e di essere utilizzato come materiale da costruzione in 4-7 anni di crescita,” secondo Wan, “con una produzione 4 volte superiore al legno per acro (misura equivalente a 0,40 ettari), il “Bambù è rinomato per la sua eccezionale efficienza.”

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Inoltre, la composizione chimica e la struttura gerarchica interna del bambù è molto simile a quella del legno. I suoi composti principali sono lignina, cellulosa ed emicellulosa disposte in canali verticali, che conferisce loro grande porosità e permeabilità, oltre ad una resistenza insolita. “Questa caratteristica suggerisce il potenziale utilizzo del bambù nella produzione di materiali compositi trasparenti”, ha detto in un comunicato stampa Y. Yang, autore principale dell’articolo e studente di dottorato nel laboratorio di Wan.

Resistente al fuoco

Dopo aver delignificato il bambù, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica di impregnazione sotto vuoto per “aggiungere” un silicato di sodio liquido inorganico alla sua struttura. Dopo, applicato un trattamento idrofobo al prodotto intermedioper ottenere una barriera ignifuga a 3 strati e realizzare un materiale molto resistente al fuoco.

“Questa strategia ottiene risultati un lungo tempo di accensione di 116 secondiun basso rilascio di calore totale di 0,7 MJ/m2, una bassa produzione totale di fumo di 0,063 m2 e una bassa concentrazione di picco di CO di 0,008 kg/kg”, vengono descritti in dettaglio nello studio. Inoltre, ciò non danneggia le proprietà meccaniche del prodotto risultante, simile nei valori di flessione e trazione a quelli di altri tipi di legno trasparente.

Infine, i ricercatori della CSUFT hanno utilizzato il bambù risultante come Substrato per celle solari in perovskite. Hanno così verificato il suo potenziale per diventare lo strato di gestione della luce dei pannelli solari del futuro, con una trasmittanza luminosa del 71,6% e un valore di nebbia del 96,7%, che si traducono in un notevole miglioramento del 15,29% dell’efficienza di conversione energetica.

Ci sono ancora sfide in sospeso aprire la strada alla produzione su larga scala e consentire altri usi per il bambù trasparente, ma i responsabili della ricerca sono convinti che questo vetro ignifugo ed ecologico possa rivoluzionare sia il settore dell’edilizia che quello delle energie rinnovabili.