חלונות זכוכית כמו אלה יכולים להיות מוחלפים בעץ שקוף. Shutterstock / Visions-AD
עץ הוא חומר קדום שבני האדם משתמשים בו כבר מיליוני שנים, לבניית דיור, ספינות וכמקור דלק לשריפה. זהו גם מקור מתחדש ודרך אחת לתפוס עודף פחמן דו חמצני מהאטמוספירה של כדור הארץ. כיום, המרכיב העיקרי של העץ - תאית - מיוצר מדי שנה ב פי 20 מנפח הפלדה.
דבר אחד שלא הייתם משתמשים בו בעץ הוא ייצור חלונות. במקום זאת אנו מסתמכים על זכוכית ופלסטיק, שקופים וכאשר הם קשוחים, הם יכולים לתת תמיכה מבנית. אך בניינים מאבדים חום רב באמצעות זכוכית, ובעוד שאור יכול להביא מעט חום דרך החומר, הוא אינו מבודד טוב. זו הסיבה שאנחנו צריכים זיגוג כפול. עץ, לעומת זאת, מבודד מאוד אך אינו שקוף. בְּדֶרֶך כְּלַל.
בשנים האחרונות מדעני חומרים מתנסים בהפיכת עץ לשקוף. ביצוע עץ שקוף ושמירה על תכונותיו המכניות הגבוהות, יספק אלטרנטיבה טובה לזכוכית ממקור בר קיימא ומתחדש. שיטות קודמות של עשייה זו היו כימיקלים מזיקים עתירי אנרגיה והשתמשו בהם, אך מחקר חדש הראה דרך להפוך את העץ לשקוף בלי להשתמש בכמויות אדירות של אנרגיה בתהליך.
לראות דרך עץ
חוסר השקיפות של ווד נובע משילוב של שני מרכיביו העיקריים, תאית וליגנין. הליגנין סופג אור, ונוכחות כרומופורים - תרכובות המופעלות באמצעות האור - בחומר גורמת לעץ להראות חום. הסיבים בעץ, הכוללים בעיקר תאית, הם מבנים דמויי צינורות חלולים. האוויר בצינורות חלולים אלה מפזר את האור ומפחית עוד יותר את שקיפות החומר.
עבודות קודמות בנושא הפיכת עץ לשקוף היו כרוכות בכך הסרת הליגנין לגמרי מהמבנה והחלפתו בחומר שרף. הסרת ליגנין דורשת הרבה כימיקלים מזיקים לסביבה, והיא גם מפחיתה במידה ניכרת התכונות המכניות של החומר. הופך אותו לחלש יותר.
המחקר החדש, שנערך על ידי חוקרים מאוניברסיטת מרילנד, מדגים כיצד להפוך את העץ לשקוף באמצעות חומר כימי פשוט - מי חמצן - המשמש בדרך כלל להלבנת שיער. כימיקל זה משנה את הכרומופורים ומשנה את מבנהם כך שהם אינם פועלים עוד לספיגת אור וצביעת העץ.
הסרת רכיב עץ המכונה ליגנין יכולה לגרום לו להיות שקוף. שוטרסטוק / קרסולה
ניתן להבריש את הכימיקל על העץ, ואז להפעיל אותו באמצעות אור כדי לייצר חומר לבן מבריק - עץ בלונדיני אם תרצו. התגובה הכימית של עץ עם מי חמצן ידועה. זהו הבסיס להלבנת עיסת עץ המשמשת לייצור נייר - אחת הסיבות לכך שנייר הוא לבן מבריק.
הסיבה הנוספת לכך שנייר לבן הוא מכיוון שנקבוביות או החורים במבנהו מפזרים אור, ממש כמו סיבי התאית החלולים בעץ. מילוי סיבים אלה בשרף מפחית את ההתפזרות, ומאפשר לאור לעבור בעץ והופך אותו לשקוף, תוך שמירה על תכונותיו המכניות המקוריות.
קבל את הדוא"ל האחרון
חלונות מעץ
זו התפתחות מרגשת מאוד המשתמשת בתגובות כימיות ידועות של מי חמצן עם ליגנין. ניתן ליישם את הגישה גם על פיסות חומר גדולות, מה שמוביל לייצור חומרי בניין שקופים המציעים פוטנציאל אמיתי להחלפת זכוכית.
מכיוון שהחומר הכימי מוברש על העץ, יתכנו הזדמנויות להוסיף אפקטים דקורטיביים לחומר. זה יכול להפוך לוחות חומר לפופולריים ליישומים בתוך הבית, תוך שהם מציעים בידוד נוסף.
יש לבצע עבודה נוספת על מנת לייעל את התגובה עם עץ ולשלב אותה בתהליך אוטומטי תעשייתי. אבל יום אחד, בעתיד, יתכן שאתה יושב בבית או עובד בבניין עם חלונות עץ.
על המחבר
סטיב אייכהורן, פרופסור למדעי החומרים והנדסת חומרים, אוניברסיטת בריסטול
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים מומלצים:
חיות הבר של ילוסטון במעבר
למעלה משלושים מומחים מזהים סימנים מדאיגים של מערכת במאמץ. הם מזהים שלושה גורמי לחץ עיקריים: מינים פולשניים, פיתוח במגזר הפרטי של אדמות לא מוגנות, ואקלים מתחמם. המלצותיהם המסכמות יעצבו את הדיון במאה העשרים ואחת כיצד להתמודד עם אתגרים אלה, לא רק בפארקים אמריקאים אלא באזורי שימור ברחבי העולם. קריא מאוד ומאוייר במלואו.
למידע נוסף או להזמנת "חיות הבר של ילוסטון במעבר" באמזון.
הזלילה האנרגטית: שינויי אקלים והפוליטיקה של השומן
מאת איאן רוברטס. מגולל במומחיות את סיפור האנרגיה בחברה, ומציב 'שומן' לצד שינויי האקלים כביטויים לאותה חולשה פלנטרית בסיסית. ספר מרגש זה טוען כי הדופק של אנרגיית הדלק המאובנים לא רק התחיל בתהליך של שינוי אקלים קטסטרופלי, אלא גם הניע את חלוקת המשקל האנושית הממוצעת כלפי מעלה. הוא מציע ומעריך עבור הקורא מערך אסטרטגיות אי-פוליטיות אישיות ופוליטיות.
למידע נוסף או להזמנת "The Energy Glut" באמזון.
עמדה אחרונה: המסע של טד טרנר להציל כדור הארץ הטרוד
מאת טוד וילקינסון וטד טרנר. היזם ואיש התקשורת טד טרנר מכנה את ההתחממות הגלובלית כאיום הקשה ביותר העומד בפני האנושות, ואומר כי טייקונים של העתיד ייטבעו בפיתוח אנרגיה מתחדשת ירוקה ואלטרנטיבית. דרך עיניו של טד טרנר אנו שוקלים דרך נוספת לחשוב על הסביבה, על חובותינו לעזור לאחרים הזקוקים והאתגרים החמורים המאיימים על הישרדות התרבות.
למידע נוסף או להזמנת "Last Stand: Quest of Ted Turner ..." באמזון.
