Fabrício Mainenti
RedatorO ano é 2050. Aço, concreto e tijolo são considerados obsoletos, e quase todas as casas novas são feitas de madeira. Pessoas vivem na Terra, na Lua e em Marte. Qual dessas opções lhe parece mais absurda?
Somos céticos quanto a moradias extraterrestres, mas a madeira como material de construção do futuro deve ser considerada uma opção viável — graças a uma colaboração inteligente entre natureza, mecânica, química e física.
Apresentaremos a você o material que seus criadores apelidaram de Supermadeira. Ela supera o aço, pesa menos e, o mais importante, elimina grande parte da poluição da atmosfera com gases de efeito estufa.
Da árvore à madeira de alta tecnologia
Cientistas desenvolveram um processo que transforma a madeira natural (independentemente da árvore). O resultado: um material que é…
- Mais resistente do que muitos metais. Um exemplo citado: uma relação resistência/peso dez vezes maior do que a de um aço comum. Mais de 3 mil tipos diferentes de aço são comercializados no mercado global, todos considerados aço (uma liga de ferro e carbono);
- Possui menor peso por unidade de volume do que os metais que pretende substituir;
- Pode ser produzido de forma significativamente mais ecológica do que as ligas de aço típicas;
- É biodegradável, o que significa que pode ser compostado;
- Pode resistir ao fogo por um longo período (embora isso também se aplique à madeira comum, é mais pronunciado neste caso).
Como isso funciona?
Em um estudo publicado na principal revista científica do mundo, a Nature, os pesquisadores apresentam o processo em detalhes:
- Placas de madeira são fervidas em uma solução aquosa de NaOH (hidróxido de sódio) e Na₂SO₃ (sulfito de sódio) a 80–100 graus Celsius. Como resultado, entre outras coisas, as paredes celulares amolecem e os componentes indesejados são eliminados;
- Na fase seguinte, o calor permanece, mas em vez de líquidos especiais, algo relativamente comum entra em ação: a pressão. A aproximadamente 5 megapascais (cerca de 500 metros de coluna de água), a madeira é submetida a um calor intenso. Isso aumenta sua densidade em mais de três vezes. Ao mesmo tempo, porém, sua espessura diminui em 80%.
Uma amostra de madeira densificada (comprimida) com 10 centímetros de espessura, após sua transformação em "supermadeira" (madeira densificada), passa a ter apenas 2 centímetros de espessura.
Contudo, devido à transformação mecânico-química, ela agora também apresenta novas propriedades em comparação com a madeira comum:
- Resistência à tração 12 vezes maior. Isso se refere ao grau de resistência que o material oferece a uma força que tenta separá-lo. O ponto final é quando ele se rompe;
- Tenacidade 10 vezes maior. Isso representa a capacidade de um material de absorver energia e se deformar plasticamente sem se romper. Isso pode se referir a rachaduras ou amassados, por exemplo;
- A madeira expande significativamente menos quando exposta a ambientes extremamente úmidos. A madeira convencional expande até 43%, enquanto a supermadeira expande apenas 8%. O motivo: o material é muito mais denso e praticamente não há espaço interno para absorver água.
A supermadeira é bastante fina, porém significativamente mais estável e durável do que qualquer produto de madeira comparável até o momento. | Imagem: InventWood
Em última análise, temos em mãos uma supermadeira mais resistente que o aço, porém mais leve, que pode ser produzida de forma bem mais ecológica e sustentável, além de ser biodegradável.
Em resumo, suas propriedades físicas superiores se baseiam em fortes ligações de hidrogênio entre as fibras de celulose. Apesar da transformação, ela ainda tem a aparência e a textura da madeira que conhecemos no dia a dia.
Segundo os fabricantes, a supermadeira pode parar balas de armas (via Scientific American).
Do laboratório ao mercado global
A pesquisa deu origem a uma empresa: a InventWood (EUA). A produção em massa da supermadeira já está em andamento há algum tempo, com os primeiros lotes disponíveis no mercado desde este ano. Seu preço é comparável ao da fibra de carbono (via New Atlas).
Como primeiro passo, o material já está sendo utilizado em pequenas quantidades em alguns produtos. Ele se destina a substituir vidro, metal ou plástico em aplicações de baixo volume, como peças de veículos ou móveis em edifícios, ou como elementos de parede ou piso.
Especialmente em elementos constantemente sujeitos a impactos (como é típico em pisos), a durabilidade da supermadeira se mostra ideal.
Além disso, os fabricantes também vislumbram o uso da supermadeira no futuro para pregos, parafusos e conectores.
Mas por que tudo isso?
Em última análise, seja para componentes de construção ou mesmo casas inteiras, o objetivo é sempre o mesmo: liberar o mínimo de carbono possível para criar um material de construção com as propriedades necessárias.
"Comparada ao aço, ela produz 90% menos emissões de dióxido de carbono". - Alex Lau, CEO da InventWood
Além disso, objetos feitos de supermadeira são naturalmente atraentes na logística: veículos, navios, contêineres ou aeronaves mais leves exigem menos energia para transportá-los de um ponto a outro.
Madeira laminada colada vs. supermadeira
Em suma, o potencial do material é praticamente ilimitado. A madeira é um material de construção reconhecido e há muito tempo é usada como elemento estrutural na construção de casas – não em cabanas de madeira, mas em edifícios altos.
No entanto, estamos sempre falando de um tipo de madeira mais complexo mecanicamente, porém mais convencional em comparação a este. Atualmente, a madeira laminada colada (glulam)/madeira laminada cruzada (CLT) - também conhecida como madeira maciça - é utilizada na construção de casas.
Em termos simples, ela consiste em vários elementos de madeira colados e prensados – semelhante a pisos laminados, mas empilhados uns sobre os outros em vez de lado a lado.
A glulam, porém, é produzida especificamente para a construção de casas; ela não pode substituir componentes menores. A 'Superwood', por outro lado, é um tipo completamente novo de material de construção puro. A madeira, modificada química e estruturalmente, não é colada, mas permanece como uma peça única. Devido à sua transformação, ela apresenta propriedades mais adequadas para uso como material de construção.
Além disso, a laminação não está descartada; pelo contrário; faz parte do plano. Quanto maiores os elementos, mais prático parece ser o uso dos adesivos conhecidos da madeira laminada colada para unir elementos menores em elementos maiores. Isso também aumenta a resistência longitudinal de cada peça – imagine como um quebra-cabeça deslizante.
Mesmo que as peças individuais já sejam estáveis, sua rigidez (resistência à flexão) aumenta quando elas se sobrepõem e são coladas pelas bordas.
Essas imagens combinadas mostram claramente a aparência de um arranha-céu de madeira laminada com base de concreto. O Ascent tem quase 90 metros de altura e está localizado em Milwaukee, EUA. O diagrama esquemático também mostra claramente a base de concreto e as estacas que a ancoram ao solo. | Imagem: Thornton Tomasetti
Parece sofisticado, mas provavelmente é apenas o começo
A forma atual da supermadeira é, na verdade, apenas um ponto de partida para aprimoramentos futuros. Para transformar as paredes externas de casas em condicionadores de ar passivos, por exemplo, outros pesquisadores se basearam nesse trabalho e desenvolveram madeira branca, reflexiva e densificada.
Espera-se que isso reduza os custos de energia para refrigeração em ambientes com forte incidência solar em pelo menos 20% e talvez em até 60% (via Chemical & Engineering News).
Além disso, variações nos produtos químicos utilizados ou no processo de prensagem podem superar os valores mencionados acima.
A supermadeira demonstra o que é possível graças à combinação da estrutura mais desenvolvida da natureza com ciência revolucionária. - Alex Lau
Em resumo: embora ainda esteja em seus estágios iniciais, a supermadeira parece ter ultrapassado há muito tempo a fase de pesquisa básica. O interesse da indústria e de outros grupos de pesquisa também diz muito: desde a primeira publicação, em 2018, dezenas de artigos subsequentes foram publicados.
A 'Superwood' possui um potencial inegável como material de construção ecológico do futuro.
Imagem de capa: Adobe Firefly, IA generativa e InventWood
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