Budúcnosť je v udržateľnosti. A práve drevo je jedným z materiálov, ktorý nezaťažuje životné prostredie a ponúka bezodpadové spracovanie. Jeho vlastnosti a zloženie inšpirovali aj vedcov, ktorí experimentujú s dôležitou stavebnou zložkou dreva, lignínom – buď sa ho snažia odstrániť, alebo napodobniť jeho štruktúru. Vznikli tak zaujímavé materiály, ktoré môžu zmeniť nielen stavebný priemysel. Náhradou dreva sa však môže stať aj bambus. Aké úskalia prináša jeho použitie v našich zemepisných šírkach?
Využívaním lokálnych zdrojov dreva sa nezaťažuje životné prostredie a podporuje sa miestna ekonomika. Drevo je zároveň najpoužívanejším biomateriálom pri stavbách budov, pretože ponúka vynikajúce mechanické vlastnosti, odolnosť a pevnosť. Za stavebný materiál budúcnosti však mnohí označujú bambus. Bambusové drevo dokáže konkurovať aj oceli alebo betónu. Vďaka svojej ekologickosti sa označuje za materiál 21. storočia, pretože je až 100 % biodegradovateľné. K jeho ďalším plusom patria rýchly rast, dostupnosť a protipožiarna odolnosť. Medzi jeho výnimočné vlastnosti možno pripočítať aj pomer pevnosti a hmotnosti. Napriek tomu, že dosahuje výšku aj hrúbku stromov, z botanického hľadiska nejde o drevinu, ale o travinu – jednu z najväčších druhov tráv na svete. Príbuzných by sme mu mohli hľadať medzi kukuricou alebo pšenicou.
Hotový „strom“ za tri roky
Bambusové stavby majú svoju tradíciu v Ázii, južnom Pacifiku a populárne sú aj v Latinskej Amerike. Nespornou výhodou bambusového dreva v konštrukciách je, že sa dá tvarovať pomocou špeciálnych foriem už vo fáze rastu. Do konštrukčnej veľkosti dorastie približne za tri roky, čo je v porovnaní s drevinami závratná rýchlosť. Podobne ako drevo môže byť spracovaný do kompozitného veľkoplošného materiálu, ktorý sa ponáša napríklad na drevotriesku. Zo známych 1 500 druhov bambusov sa však na konštrukčné účely hodí len pár z nich, každý má totiž odlišné mechanické vlastnosti, navyše, niektoré sú duté, iné plné.
Vedeli ste, že?
Steblá bambusu sú až päťkrát pevnejšie ako betón, pritom je tento materiál ľahší ako oceľ. Ide o najrýchlejšie rastúcu rastlinu na svete, za 24 hodín narastie až o niekoľko desiatok centimetrov, pri niektorých druhoch je to až meter.
Bambusový priemysel
Na druhej strane, bambus prezentovaný ako lacný stavebný materiál, má aj svoje úskalia. Jedným z nich je, že každý architekt či inžinier nie je schopný navrhnúť stavbu z bambusu. Rovnako prácu s ním v našich končinách nepoznajú ani remeselníci, ktorí by museli zvládnuť konštrukčne náročné spoje bambusových tyčí. Za to však nájde uplatnenie v interiéri – bambusové podlahy sa označujú za novú generáciu podláh, sú odolné voči poškriabaniu a pohlcujú pachy. V kuchyni má už dnes nejeden z nás bambusovú dosku na krájanie, bambusové nože, misky, poháre alebo taniere…
Svoje miesto má bambus dokonca aj v potravinárstve (bambusový čaj a víno), lekárstve a pri výrobe farmaceutických výrobkov (aktívne uhlie z bambusu). Tento ekologický materiál má dokonca aj svoj vlastný veľtrh – v Šanghaji sa už dlhé roky koná Medzinárodná výstava bambusového priemyslu, ktorej cieľom je podporovať výskum a inovácie v bambusovom priemysle.
Drevo, za ktoré sa neskryjete
Do moderného stavebníctva má šancu významnou mierou zasiahnuť priehľadné drevo. Opticky transparentné drevo bolo pôvodne vyvinuté pri štúdiu anatómie dreva na mikroskopických vzorkách a zatiaľ sa vyrába iba v laboratóriách. Vynašli ho Švédi, konkrétne tím profesora Larsa Berglunda z KTH Royal Insitute of Technology. Priehľadné drevo vzniká chemickým procesom – z drevnej suroviny sa odoberie lignín, ktorý spôsobuje jeho hnedé zafarbenie a blokuje až 95 % dopadajúceho svetla. Následne sa doň vloží impregnovaný transparentný polymér (akryl). Výhodou takto upraveného dreva je pevnosť, cena, recyklovateľnosť aj relatívna ekologickosť. Zároveň je vhodným materiálom pre solárne články, pretože môže zvýšiť ich účinnosť. Švédom sa podarilo vyrobiť priehľadné drevené dyhy.
Vedeli ste, že?
Lignín, ktorý sa z transparentného dreva podarilo chemicky odstrániť, je zložkou steny bunky. Je to prírodný polymér so sieťovou štruktúrou, ktorý spája vláknitú celulózu a je kľúčom k pevnosti dreva.
Priehľadné doštičky dreva v hrúbke papiera
Podobný úspech sa podarilo dosiahnuť aj výskumníkom z University of Maryland. Tím pod vedením Liangbinga Hua extrahoval z dreva farby a ďalšie zlúčeniny, čím vznikol priehľadný materiál. Lignín z dreva odstránili dvojstupňovým procesom – v prvej fáze drevo niekoľko hodín varili vo vodnom roztoku hydroxidu sodného a ďalších chemických látok. Potom ho impregnovali epoxidom, čo zvýšilo jeho pevnosť až päťnásobne. Materiál má lepšie izolačné vlastnosti ako sklo, je pevnejší a ľahšie biologicky odbúrateľný než plasty. Priehľadné doštičky, ktoré vyrobili, majú rozmery približne 13 x 13 cm a hrúbku listu papiera. Prekážkou aplikačných možností tohto zaujímavého nového materiálu sú zatiaľ technologické obmedzenia výroby. Aj keď z drevených doštičiek vyvinutých v USA by bolo možné vyrábať preglejku. Výskum pokračuje a zameriava sa na zväčšenie priehľadných drevených doštičiek.
Nedajte sa nachytať!
Vedcom sa podarilo vytvoriť aj ďalší nový materiál s názvom „kovové drevo“, ktorý síce neobsahuje drevo, ale má s ním viacero spoločných vlastností – napríklad hustotu a bunkovú povahu (bunkové materiály sú porézne). Vyvinuli ho vedci z viacerých univerzít – v Pennsylvánii, Illinois a Cambridge. Kovové alebo železné drevo, ako ho vedci označujú, je dosť ľahké na to, aby plávalo na vode, a pritom má vlastnosti kovu. Jeho budúcnosť vidia nielen v architektúre, ale aj v automobilovom priemysle, kde by mohlo nahradiť desiatky materiálov, ktoré teraz používame.
Inšpirované štruktúrou dreva
Budúcnosť patrí aj polymérom. Dôkladná analýza unikátnych vlastností a zloženie dreva sa stala inšpiráciou pri výrobe umelých stavebných a konštrukčných materiálov. Vlastnosti dreva sa snažia imitovať drevoplasty, ktoré sú vhodné aj pre 3D tlač. Na ich výrobu sa často využíva odpad, ako piliny alebo drevná štiepka, ktoré sa kombinujú so živicami. Nová skupina polymerických driev, ktorú predstavili čínski vedci z University of Science and Technology of China, na rozdiel od drevoplastov prírodné drevo vôbec neobsahuje, ale oproti kompozitným materiálom je odolnejšia voči vlhkosti, ohňu aj kyslému prostrediu. Zároveň má lepšie termoizolačné vlastnosti.
Nová skupina „umelých driev“ sa pravému drevu podobá svojou štruktúrou – v týchto syntetických drevách vedci nahradili lignín polymérom formaldehydu – resolom, ktorý má podobnú štruktúru pripomínajúcu sieť. Resolom spojili množstvo syntetických kryštalitov a práve v závislosti od pridaných kryštalitov vedia ovplyvniť farbu dreva a jeho ďalšie vlastnosti. Kým stromy rastú v lesoch celé desaťročia, nová syntetická verzia sa vytvaruje za niekoľko hodín. Svoje využitie nájde v stavebnom, lodiarskom aj priemyselnom odvetví.
