חלונות זכוכית
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.


גרפיקת מנוי פנימית


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.

יער אורנים שטוף שמש עם בולי עץ בחזית.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.

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 המחברשיחה

סטיב אייכהורן, פרופסור למדעי החומרים והנדסת חומרים, אוניברסיטת בריסטול

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

לשבור

ספרים קשורים:

העתיד שאנו בוחרים: לשרוד את משבר האקלים

מאת כריסטיאנה פיגרס וטום ריבט-קרנק

המחברים, שמילאו תפקידי מפתח בהסכם פריז בנושא שינויי אקלים, מציעים תובנות ואסטרטגיות לטיפול במשבר האקלים, כולל פעולה אינדיבידואלית וקולקטיבית.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

כדור הארץ הבלתי ראוי למגורים: החיים לאחר ההתחממות

מאת דייוויד וואלאס-וולס

ספר זה בוחן את ההשלכות הפוטנציאליות של שינויי אקלים בלתי מבוקרים, כולל הכחדה המונית, מחסור במזון ומים וחוסר יציבות פוליטית.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

המשרד לעתיד: רומן

מאת קים סטנלי רובינסון

הרומן הזה מדמיין עולם קרוב לעתיד המתמודד עם השפעות שינויי האקלים ומציע חזון כיצד החברה עשויה להשתנות כדי להתמודד עם המשבר.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

תחת שמיים לבנים: טבעו של העתיד

מאת אליזבת קולברט

המחבר בוחן את ההשפעה האנושית על עולם הטבע, כולל שינויי אקלים, ואת הפוטנציאל לפתרונות טכנולוגיים להתמודדות עם אתגרים סביבתיים.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

הוספה: התוכנית המקיפה ביותר שהציעה אי פעם להפוך את ההתחממות הגלובלית

נערך על ידי פול הוקן

ספר זה מציג תוכנית מקיפה לטיפול בשינויי האקלים, כולל פתרונות ממגוון מגזרים כמו אנרגיה, חקלאות ותחבורה.

לחץ למידע נוסף או להזמנה