Исследователи из Индийского технологического института (IIT) обнаружили , что прозрачная древесина оказывает значительно меньшее воздействие на окружающую среду и в пять раз эффективнее стекла, что может способствовать снижению затрат на электроэнергию.
По данным Программы ООН по окружающей среде, ежегодно производится 400 миллионов тонн пластика, большая часть которого приходится на одноразовый пластик. В то время как страны добиваются прогресса в сокращении этих отходов с помощью бумажных пакетов и соломинок, существуют также категории товаров, в которых необходимы свойства пластика.
Прозрачная древесина является альтернативой для таких применений, поскольку она предотвращает вред пластиковых продуктов, полученных из нефти. Немецкий ученый Зигфрид Финк впервые изготовил прозрачную древесину в 1992 году, и за последние три десятилетия другие исследователи также значительно улучшили ее.
Как делают прозрачное дерево?
В естественном виде древесина непрозрачна. Однако исследователи обнаружили, что удаление лигнина, природного биополимера, обеспечивающего структурную поддержку растительной ткани, может сделать ее прозрачной. Для этого древесину замачивают в теплом растворе, состоящем из нескольких химических веществ, таких как гидроксид натрия, сульфит натрия и гипохлорит натрия, с последующим кипячением в растворе перекиси водорода.
Это полностью удаляет лигнин и делает древесину белой. Однако пространство, которое было занято лигнином, необходимо заполнить, чтобы сохранить структурную целостность. Этот процесс, называемый инфильтрацией, выполняется с использованием смолы, такой как эпоксидная смола, полиметилметакрилат или ПММА, при температуре 185 градусов по Фаренгейту (85 o C).
Конечный продукт может иметь прозрачность до 90 %, и в отличие от стекла, не бьется. Что еще более важно, он более биоразлагаем, чем стекло или пластик.
Оценка жизненного цикла прозрачной древесины
Хотя прозрачная древесина еще не является коммерческим продуктом, она уже используется в самых разных областях, от строительства до хранения энергии, изготовления гибкой электроники и упаковки.
Исследователи из IIT провели анализ жизненного цикла (LCA) прозрачной древесины, чтобы определить воздействие на окружающую среду ее производства и цикла окончания срока службы (EOL). Исследование показало, что использование перекиси водорода для делигнификации с последующим использованием эпоксидной смолы для инфильтрации было наиболее экологичным.
Этот подход имеет «на 24% меньший потенциал глобального потепления» и «на 15% меньшее подкисление земли» по сравнению с другим методом, в котором использовался хлорит натрия для делигнификации и ПММА для инфильтрации, пишут исследователи в статье. При масштабировании для промышленного производства первый метод снизит потребление электроэнергии на целых 98,8%.
Анализ EOL показал, что прозрачная древесина снижает воздействие на окружающую среду порядка 10 7 по сравнению с полиэтиленом, что открывает путь для ее коммерческой адаптации для замены материала на нефтяной основе.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science of The Total Environment.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com