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| Piezas de madera en diferentes etapas de modificación, desde natural (extremo derecho) hasta deslignificado (segundo desde la derecha), secado, blanqueado y delignificado (segundo desde la izquierda) y madera funcional infundida con MOF (primero a la izquierda). (Foto por Gustavo Raskosky/Universidad Rice) |
Con el aumento del cambio climático mundial, es crucial contar con conceptos integrados para innovar estructuras sostenibles que puedan abordar de forma multiaxial la mitigación del CO2. Se calcula que la construcción y el uso de edificios son responsables del 40% de las emisiones de dióxido de carbono, por lo que elementos estructurales como el acero o el cemento resultan caros desde el punto de vista económico y medioambiental.
Crear sustitutos ecológicos de los materiales actuales podría ayudar a frenar el calentamiento global y reducir las emisiones de dióxido de carbono. Científicos de la Universidad Rice han desarrollado un método para reforzar la madera de los edificios y, al mismo tiempo, hacerla capaz de atrapar el dióxido de carbono mediante una técnica que puede ampliarse y consume menos energía.
Los científicos han encontrado la forma de incorporar a la madera moléculas de un material cristalino poroso que atrapa el dióxido de carbono.
Muhammad Rahman, científico especializado en materiales, declaró: "La madera es un material estructural sostenible y renovable que ya utilizamos ampliamente. Nuestra madera de ingeniería ha demostrado ser más resistente que la madera normal sin tratar".
"Para lograr la hazaña, primero se elimina la red de fibras de celulosa que da fuerza a la madera mediante un proceso conocido como deslignificación".
"La madera consta de tres componentes esenciales: celulosa, hemicelulosa y lignina. La lignina es lo que da a la madera su color, así que cuando se elimina la lignina, la madera se vuelve incolora. La eliminación de la lignina es un proceso sencillo que implica un tratamiento químico en dos fases con sustancias inocuas para el medio ambiente. Tras eliminar la lignina, utilizamos lejía o peróxido de hidrógeno para eliminar la hemicelulosa".
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| Madera natural (izquierda) versus madera deslignificada. Quitar la lignina de la madera la vuelve incolora. (Foto por Gustavo Raskosky/Universidad Rice) |
A continuación, la madera deslignificada se sumerge en una solución que contiene diminutos trozos de Calgary Framework 20 (MOF), un armazón metalorgánico (CALF-20). Los MOF son materiales absorbentes con una gran superficie que se emplean por su capacidad para adsorber moléculas de dióxido de carbono en sus poros.
Soumyabrata Roy, investigador científico de Rice y autor principal del estudio, declaró: "Las partículas de MOF encajan fácilmente en los canales de celulosa y se adhieren a ellos mediante una interacción superficial favorable."
Según Rahman, "los MOF se encuentran entre varias tecnologías incipientes de captura de carbono desarrolladas para hacer frente al cambio climático antropogénico. En la actualidad, no existe ningún sustrato biodegradable y sostenible para desplegar materiales absorbentes de dióxido de carbono. Nuestra madera mejorada con MOF es una plataforma de soporte adaptable para desplegar el sorbente en diferentes aplicaciones de dióxido de carbono".
Según Roy, "muchos MOF existentes son inestables en distintas condiciones ambientales. Algunos son susceptibles a la humedad, y eso no se quiere en un material estructural".
"CALF-20, sin embargo, destaca tanto por su nivel de rendimiento como por su versatilidad en diversas condiciones ambientales".
Según Rahman, "la fabricación de materiales estructurales como metales o cemento representa una fuente importante de emisiones industriales de carbono. Nuestro proceso es más sencillo y 'ecológico' en lo que respecta a las sustancias utilizadas y los subproductos del procesamiento."
"El siguiente paso sería determinar los procesos de secuestro, así como un análisis económico detallado para comprender la escalabilidad y la viabilidad comercial de este material."
Fuentes, créditos y referencias: