Стекло является жизненно важным компонентом строительных проектов, но также является одним из самых экологически проблемных материалов. Оно не разлагается естественным путем, его часто трудно переработать, а иногда оно наносит окружающей среде больший вред, чем пластик. Эксперты годами экспериментировали с экологичными способами производства стекла, но основные методы изготовления оставались в значительной степени неизменными на протяжении тысячелетий. Вместо того чтобы пытаться улучшить само стекло, исследователи тестируют способы полной его замены альтернативными прозрачными материалами, включая химически модифицированную древесину.
«В наше время пластик повсюду, в том числе в наших портативных устройствах. И это становится проблемой, когда срок службы устройства подходит к концу. Пластик не поддается биологическому разложению», — сказал профессор химии Государственного университета Кеннесоу Бхарат Баруах перед весенней конференцией Американского химического общества.
Баруах, увлекающийся деревообработкой, недавно задумался о том, может ли основной материал его хобби служить жизнеспособной заменой стеклу. Конечно, при попытке представить деревянную оконную раму возникает очевидная проблема: она, вероятно, будет довольно непрозрачной.
Именно здесь пригодились химические знания Баруаха. Древесина состоит из трех основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Но если удалить две последние части из листа древесины, останется бумагоподобная пористая сеть целлюлозы. Для этого Баруах и его ассистент-бакалавр Ридхам Равал поместили бальсовую древесину в вакуумную камеру с рядом химических веществ, включая делигнифицирующий агент сульфит натрия, разновидность едкого натра и разбавленный отбеливатель.
Окончательное вдохновение для создания прозрачной древесины пришло из детства Баруаха, проведенного на северо-востоке Индии. Здания там стоят веками благодаря древней форме цемента, изготовленной из смеси песка, клейкого риса и яичных белков. Баруах предположил, что применение тех же ингредиентов к целлюлозе бальзы может достаточно укрепить и усилить её для использования в небольшом тестовом строительном проекте.
Применение прозрачной древесины может выйти далеко за рамки строительных проектов.
В отдельном эксперименте Баруах и Равал внедрили серебряные нанопроволоки в определенные образцы, чтобы продемонстрировать их потенциальное использование в солнечных элементах, носимых датчиках и покрытиях. Хотя серебряные нанопроволоки не поддаются биологическому разложению, их можно заменить такими материалами, как графен, что позволит сохранить экологичность конструкции.
Деревянные оконные рамы пока не готовы к установке в домах.
Баруах признал, что необходимо проделать дополнительную работу для улучшения их прозрачности. И хотя небольшое количество реагентов для удаления гемицеллюлозы и лигнина, использованных в эксперименте, обеспечило экологическую безопасность, масштабируемость может стать проблемой. Тем не менее эти достижения открывают многообещающие перспективы для создания экологичных и дешевых заменителей стекла.
Об авторе
