Quando Timothée Boitouzet studiò architettura in Giappone, dove gli edifici devono sopravvivere ai terremoti, si è reso conto che il prossimo materiale intelligente potrebbe essere quello che gli umani hanno usato per migliaia di anni:il legno.

"In Francia, costruiamo più con cemento e pietra che con il legno, " ha detto. "Quando sono stato esposto alla cultura costruttiva giapponese, Ho capito come si possono costruire strutture fantastiche con il legno. Questo materiale che consideravamo un materiale antico, senza innovazione, era in realtà super intelligente. Questo mi ha entusiasmato per il legno".

Nel 2016, Boitouzet ha fondato la società di scienza dei materiali Woodoo a Parigi, Francia, che riadatta il legno per dargli nuove proprietà. Il suo obiettivo è trasformare l'industria delle costruzioni sostituendo l'acciaio con il legno, Per esempio. A differenza di altri materiali da costruzione, come pietra o cemento che contiene sabbia, il legno è una risorsa rinnovabile, rendendolo un attraente materiale da costruzione sostenibile, ha detto Boitouzet.

Costruire di più con gli alberi potrebbe anche aiutare a ridurre la grande impronta di carbonio del settore delle costruzioni, che sta accelerando il cambiamento climatico. Un recente rapporto del World Green Building Council stima che l'11% delle emissioni globali di carbonio provenga da materiali e processi di costruzione durante tutto il ciclo di vita dell'edificio. Poiché gli alberi contengono carbonio, l'uso del legno negli edifici è un modo per immagazzinare carbonio.

Legna, però, può essere utilizzato per più di pilastri di supporto. Estraendo selettivamente la lignina del legno, la sostanza che costituisce le sue pareti cellulari, e sostituendola con un tipo specifico di polimero, diventa un nuovo materiale. '(Questo legno) è resistente alle intemperie, più resistente al fuoco, tre o cinque volte più forte, e trasparente, " ha detto Boitouzet.

Le proprietà ottiche del polimero sono abbinate a quelle del legno in modo che la luce non si pieghi quando si muove attraverso il legno aumentato. Anziché, passa attraverso. Questa trasparenza apre una vasta gamma di possibilità.

Aumentato

Finora, le aziende automobilistiche sono quelle che hanno mostrato il maggior interesse per il suo legno aumentato.

Attualmente, attraverso un progetto chiamato Woodoo Augmented Wood, l'azienda sta lavorando per integrare l'elettronica nel suo legno sensibile al tocco, attraverso la collaborazione con partner del settore. Il materiale, che trasmette luce, diventeranno pannelli di legno per 'cruscotti tattili' nelle auto, dice Boitouzet.

Woodoo vede l'industria automobilistica come un gateway per portare i suoi prodotti sul mercato, introducendo prodotti in legno più leggeri e con minori emissioni rispetto ai pannelli tradizionali.

Boitouzet non è l'unico entusiasta delle possibilità offerte dal legno. Lars Berglund, professore di legno e compositi di legno presso il KTH Royal Institute of Technology in Svezia, ha scoperto che ci sono molti usi per trasparenti, legno forte.

"È un'area difficile in cui essere originali perché le persone hanno lavorato sulla tecnologia del legno per centinaia di anni, " ha detto il prof. Berglund, che guida il progetto WoodNanoTech. Mentre altre ricerche hanno cercato principalmente di affrontare le sue carenze, come la sua sensibilità all'acqua, lui e il suo team si sono concentrati su altre caratteristiche del legno.

"Siamo stati in grado di liberarci da quel limite e guardare a nuove possibilità che finora non sono state considerate, " ha detto. Il loro obiettivo è l'utilizzo di legno trasparente per applicazioni ingegneristiche.

Il prof. Berglund usa il legno come modello per la nanotecnologia, come Boitouzet, rimuovendo la lignina, introducendo un polimero otticamente compatibile, e l'aggiunta di altre tecnologie per ampliare la sua funzionalità.

L'applicazione che entusiasma di più il Prof. Berglund è l'incorporamento di punti quantici nel legno per creare diodi a emissione di luce (LED), perché sospetta che potrebbe essere l'applicazione che consentirà al team di entrare nel mercato commerciale. "L'idea è che il tuo soffitto sia un pannello di legno, e il pannello di legno avrebbe questa funzione LED, così puoi avere l'illuminazione interna direttamente dal soffitto, " Egli ha detto.

A differenza di una luce puntiforme, la luce del legno trasparente è diffusa, rendendolo più naturale e piacevole alla vista, dice il prof. Berglund. I punti quantici sono un insieme di atomi semiconduttori, largo pochi nanometri, che diventano fluorescenti se esposti ai raggi UV. Questi pannelli sono solo una delle tante applicazioni che WoodNanoTech ha ideato per il loro legno trasparente.

Il legno può anche costituire la base per le finestre elettrocromiche. Queste "finestre intelligenti, ' che sono verniciati con un sottile strato di polimero, possono bloccare la luce quando l'elettricità passa attraverso di loro.

Energia

Il prof. Berglund ritiene che questo legno di nuova generazione abbia un posto anche nel settore energetico. "Possiamo migliorare l'efficienza (delle celle solari) perché la dispersione della luce (all'interno del legno) significa che il percorso della (luce) è più lungo, così puoi assorbire più energia, " Egli ha detto.

E l'utilizzo di un materiale a cambiamento di fase anziché di un polimero per sostituire la lignina trasforma il legno in un dispositivo di accumulo di energia. Durante il giorno, questo legno infuso può assorbire calore, ma di notte, quando le temperature si raffreddano, il materiale a cambiamento di fase si cristallizza, rilasciando calore.

"Cominciamo dal legno, renderlo portante, e poi integrare la (nano) tecnologia con altre funzioni, " ha detto il prof. Berglund.

La sfida principale per le nuove tecnologie è la scalabilità, e il legno di nuova generazione non fa eccezione. "Come si scala dall'elaborazione di laboratorio, dove hai uno stretto controllo sulla tua nanostruttura, a qualcosa che può essere fatto su scala industriale?" ha chiesto il prof. Berglund, aggiungendo che sono alla ricerca di partner commerciali. Questo può essere difficile per i progetti di ricerca accademica.

Per Boitouzet di Woodoo, il fatto che la loro azienda abbia già partner del settore consente loro di aumentare la produzione. Attualmente, ne producono 5, 000 metri quadrati di legno accresciuto all'anno - che è circa i tre quarti di un campo da calcio - e ora si punta a 300, 000 metri quadrati all'anno.

Per fortuna, il legname per il legno aumentato è facile da reperire.

Ci sono già molti posti dove possono acquistare legna, dice Boitouzet. Woodoo utilizza il faggio, pino, e pioppo, tra gli altri, mentre il team di ricerca del Prof. Berglund riadatta la balsa e sta rivolgendo la sua attenzione alla betulla.

Il prossimo passo per il Prof. Berglund è rendere il suo legno modificato più rispettoso dell'ambiente. Un modo per farlo sarebbe quello di trattenere quanta più lignina possibile, invece di scartarlo. "Se lo rimuovi, stai aggiungendo un passaggio chimico che costerà energia, richiedono solventi, " ha detto. Usare più lignina significa anche trattenere più carbonio negli edifici.

Proprio adesso, il suo team si sta concentrando sull'utilizzo di un polimero più ecologico nei materiali. "Finora, abbiamo utilizzato polimeri a base di petrolio per impregnare il legno, ma stiamo lavorando molto intensamente ora per utilizzare un polimero a base biologica, ", ha affermato. Ciò assicurerebbe la posizione del legno di nuova generazione come materiale da costruzione del futuro.