Vědci vyvinuli superdřevo. Je desetkrát pevnější než ocel

Superdřevo
Superdřevo, foto: InventWood
Klára Marková DNES 14:25
Sdílej:

Americká společnost vyvinula nový druh dřeva, o němž tvrdí, že má až desetinásobně vyšší poměr pevnosti k hmotnosti než ocel, přičemž je zároveň až šestkrát lehčí. Tento komerční produkt nazvaný „Superdřevo“ uvádí na trh společnost InventWood, jejímž spoluzakladatelem je materiálový vědec Liangbing Hu.

Více než před deseti lety si Hu, který je nyní profesorem na Yaleově univerzitě, stanovil za cíl znovuobjevit jeden z nejstarších stavebních materiálů. Během práce v Centru pro materiálové inovace na Marylandské univerzitě objevil inovativní způsoby, jak dřevo přepracovat. Dokonce ho učinil i průhledným, když odstranil část ligninu, což je klíčová složka, která dřevu dodává barvu a částečně i pevnost.

Jeho hlavním cílem však bylo zvýšit pevnost dřeva s využitím celulózy, hlavní složky rostlinných vláken a podle Hu „nejhojnějšího biopolymeru na planetě.“ Průlom nastal v roce 2017. Hu tehdy poprvé zpevnil běžné dřevo chemickým ošetřením, aby posílil jeho přírodní celulózu, čímž z něj učinil lepší stavební materiál.

Dřevo se nejprve vařilo ve vodní lázni s vybranými chemikáliemi a poté bylo lisováno za horka, aby se zhroutilo na buněčné úrovni, což výrazně zvýšilo jeho hustotu. Na konci týdenního procesu mělo výsledné dřevo poměr pevnosti k hmotnosti „vyšší než většina konstrukčních kovů a slitin,“ jak uvádí studie publikovaná v časopise Nature. Nyní, po letech zdokonalování procesu a podání více než 140 patentů, je Superdřevo uvedeno na komerční trh.

Alex Lau, generální ředitel společnosti InventWood, uvedl, že „z chemického a praktického hlediska je to dřevo.“ V budovách by to umožnilo konstrukce potenciálně až čtyřikrát lehčí než dnes, což by je činilo odolnějšími vůči zemětřesení a zároveň by snižovalo nároky na základy. To by vedlo k rychlejší a snadnější výstavbě. Lau dodal, že „vypadá přesně jako dřevo, a když ho testujete, chová se jako dřevo, jen je mnohem pevnější a lepší než dřevo ve všech aspektech, které jsme testovali.“

InventWood vyrábí Superdřevo ve svém závodě ve Fredericku v Marylandu. Ačkoliv se doba výroby nyní měří v hodinách místo dnů, bude nějakou dobu trvat, než dojde k masovému rozšíření výroby, uvedl Lau. Zpočátku se společnost zaměří na venkovní aplikace, jako je terasování a obklady, a v příštím roce přejde na vnitřní aplikace, jako je obložení stěn, podlahy a nábytek.

Lau vysvětlil, že lidé si často stěžují na nábytek, který se časem rozpadá, což je často způsobeno prohýbáním nebo lámáním ve spojích. Ty jsou v současnosti tvořeny kovem, protože dřevo není dostatečně pevné. Superdřevo by mohlo být použito k nahrazení těchto částí, stejně jako šroubů, hřebíků a dalších kovových spojovacích prvků. Lau předpokládá, že by nakonec mohla být z Superdřeva postavena celá budova, ačkoli to bude vyžadovat další testování.

Stejně jako v původním experimentu je dřevo zpevněno chemickým procesem, který mění základní strukturu celulózy, a je velmi pevně stlačeno bez zpětného pružení. Lau uvedl, že „teoreticky můžeme použít jakýkoli druh dřevěného materiálu.“ Prakticky ho testovali s devatenácti různými druhy dřevin, stejně jako s bambusem, a ve všech případech to fungovalo.

InventWood tvrdí, že Superdřevo je až dvacetkrát pevnější než běžné dřevo a až desetkrát odolnější vůči promáčknutí. Je to proto, že přirozená porézní struktura dřeva byla stlačena a zpevněna, což ho činí nepropustným pro houby a hmyz. V rámci standardních testů požární odolnosti získává také nejvyšší hodnocení.

Superdřevo je v současné době dražší než běžné dřevo a má také větší uhlíkovou stopu při výrobě. Lau však uvedl, že ve srovnání s výrobou oceli jsou emise uhlíku o devadesát procent nižší. Dále řekl, že cílem není být levnější než dřevo, ale být konkurenceschopný s ocelí, až se výroba rozšíří.

Jiná upravená dřeva se jako stavební materiály používají již dlouho, ale InventWood tvrdí, že se jedná pouze o přeskupené kusy dřeva držené pohromadě lepidly. To je v rozporu se Superdřevem, jehož struktura je změněna na molekulární úrovni. Trend dřevěné výstavby v posledních letech zažívá renesanci a dřevo se nyní používá k výstavbě mrakodrapů. Například město Milwaukee, které již hostí nejvyšší dřevěnou věž na světě (87 metrů), odhalilo plány na výstavbu ještě vyšší budovy, která by měla mít úctyhodných 183 metrů.

V současné době je beton zdaleka nejpoužívanějším stavebním materiálem na Zemi. I když jeho výroba v posledních letech stagnuje, generuje sedm procent celosvětových emisí uhlíku. Philip Oldfield, profesor architektury a vedoucí Školy zastavěného prostředí na Univerzitě Nového Jižního Walesu v Austrálii, který není s InventWood spojen, uvedl, že dřevo má environmentální výhody. Jeho výrobní procesy jsou méně náročné než u oceli a betonu a dřevo ukládá CO2 ve své dřevěné biomase prostřednictvím fotosyntézy. Dodal, že „dřevěné výrobky lze považovat za dlouhodobý systém ukládání uhlíku a výstavba ze dřeva by mohla vést k tomu, že by naše města ‚uzavřela‘ emise uhlíku v budovách na dlouhou dobu.“

Upozorňuje však, že stávající inženýrské dřevěné výrobky již konkurují oceli a betonu. Vysvětlil, že „překážkou pro více dřevěných budov není ve skutečnosti potřeba větší pevnosti,“ ale spíše to, že stavební průmysl je aversní k riziku a pomalu se mění. Oldfield je přesvědčen, že pro více dřevěných staveb potřebujeme lepší vzdělávání, pilotní projekty a vylepšené regulační rámce. „Pevnější dřevěné výrobky, jako je toto Superdřevo, by ale mohly architektům umožnit vytvářet větší rozpětí a odolnější povrchové úpravy ze dřeva, což by bylo jistě prospěšné a mohlo by podpořit větší využití dřeva,“ uzavřel. 

Témata:
Stalo se
Novinky
Včely

Divoké včely jsou oficiálně zařazeny mezi ohrožené druhy

Ačkoli by se mohlo zdát, že se včelám medonosným daří dobře, a to díky rostoucímu včelařskému průmyslu a péči včelařů, ne všechny žijí v úlech. Napříč Evropou stále existují divoké kolonie, které hnízdí v dutinách stromů a dalších přírodních prostorech. Žijí tak, jako jejich předkové po miliony let. Poprvé v historii byly tyto divoké populace včel medonosných oficiálně zařazeny do kategorie ohrožených druhů v rámci Evropské unie. Vyplývá to z nejnovější aktualizace Červeného seznamu IUCN, oficiální světové databáze stavu ochrany druhů. 

Novinky
Ilustrační foto

Izrael by neměl počítat s tím, že evropští lídři zapomenou na smrt desetitisíců Palestinců v Gaze

Evropští diplomaté a politici se v soukromí obávají, že by Izrael neměl počítat s tím, že evropští lídři rychle zapomenou na smrt desetitisíců Palestinců v Gaze. To platí i v případě, že mírová dohoda Donalda Trumpa úspěšně ukončí válečný konflikt. Panuje mezi nimi přesvědčení, že jejich úsilí o nátlak na Izrael, aby přistoupil na příměří, se vyplatilo a je nutné v něm nadále pokračovat.

Novinky
Ilustrační foto

Proč se nestarají jako dřív? Ukrajina s obavami sleduje upadající zájem Evropy

Navzdory tomu, že Kyjev nepřetržitě čelí ruským útokům drony a raketami, Ukrajinci sledují s obavami, jestli zájem a solidarita Evropy o jejich válku neochabuje.

Novinky
Pásmo Gazy

Experti varují před zásadním problémem: Americký plán pro Gazu postrádá náznaky demokracie

Zatímco křehké příměří v Gaze trvá, pozornost se soustředí na to, kdo bude vládnout zpustošené enklávě. Dvacetibodový plán amerického prezidenta Donalda Trumpa navrhuje dočasnou technokratickou komisi dohlíženou mezinárodní „Radou míru“. Později by pak měla kontrolu převzít Palestinská samospráva. Kritici ale tvrdí, že tato vize odsouvá mnoho obyvatel Gazy na vedlejší kolej a evokuje ozvěny koloniální nadvlády.