Drewno konstrukcyjne pochłania dwutlenek węgla i staje się mocniejsze

Wraz z postępującą globalną zmianą klimatu krytyczne znaczenie mają zintegrowane koncepcje opracowywania zrównoważonych struktur, które mogą zająć się łagodzeniem emisji CO w sposób wielopłaszczyznowy. Szacuje się, że budowa i użytkowanie budynków odpowiada za 40% emisji dwutlenku węgla, przez co elementy konstrukcyjne, takie jak stal czy cement, są niezwykle drogie, zarówno pod względem finansowym, jak i środowiskowym.

Tworzenie przyjaznych dla środowiska alternatyw dla istniejących materiałów może pomóc spowolnić globalne ocieplenie i zmniejszyć emisję dwutlenku węgla. Naukowcy z Rice University opracowali sposób utwardzania drewna do użytku w budynkach, a jednocześnie konstruują je tak, aby wychwytywało dwutlenek węgla za pomocą technologii, która może być skalowana i zużywać mniej energii.

Naukowcy znaleźli sposób na włączenie cząsteczek krystalicznego porowatego materiału, który wychwytuje dwutlenek węgla w drewnie.

Materiałoznawca Muhammad Rahman powiedział: „Drewno jest zrównoważonym, odnawialnym materiałem konstrukcyjnym, którego już intensywnie używamy. Nasze drewno konstrukcyjne wykazało większą wytrzymałość niż zwykłe, nieobrobione drewno.”

„Aby osiągnąć ten wyczyn, sieć włókien celulozowych, które nadają drewnu wytrzymałość, jest najpierw usuwana w procesie znanym jako ligninizacja”.

Drewno składa się z trzech podstawowych składników: celulozy, hemicelulozy i ligniny. Lignina nadaje drewnu kolor, więc po wyjęciu ligniny drewno jest bezbarwne. Usuwanie ligniny to prosty proces, który obejmuje dwuetapową obróbkę chemiczną przy użyciu materiałów przyjaznych dla środowiska. Po usunięciu ligniny używamy wybielacza lub nadtlenku wodoru w celu usunięcia hemicelulozy”.

Nieodpowiednie drewno jest następnie zanurzane w roztworze zawierającym małe kawałki Calgary Framework 20 (MOF), szkielet metaloorganiczny (CALF-20). MOF to sorbenty o dużej powierzchni, wykorzystywane ze względu na ich zdolność do adsorpcji cząsteczek dwutlenku węgla w swoich porach.

Soumyaprata Roy, naukowiec zajmujący się badaniami nad ryżem i główny autor badania, powiedział. „Cząsteczki MOF łatwo dopasowują się do kanałów celulozowych i wiążą się z nimi poprzez odpowiednią interakcję powierzchniową”.

Rahman powiedział, „MOF to jedna z wielu powstających technologii wychwytywania dwutlenku węgla opracowanych w celu przeciwdziałania antropogenicznej zmianie klimatu. Obecnie nie ma biodegradowalnego i zrównoważonego podłoża do rozprowadzania absorbentów CO2. Nasze drewno zoptymalizowane pod kątem MOF jest platformą pomocniczą, którą można dostosować do rozpraszania sorbentów w różnych zastosowaniach dwutlenku węgla” .

Roy powiedział, „Wiele z obecnych MOF jest niestabilnych w różnych warunkach środowiskowych. Niektóre są podatne na wilgoć, a tego nie chcesz w materiałach konstrukcyjnych.”

Jednak CALF-20 wyróżnia się zarówno poziomem wydajności, jak i wszechstronnością w różnych warunkach środowiskowych.

Rehmana PowiedziałI Produkcja materiałów konstrukcyjnych, takich jak metale czy cement, jest znaczącym źródłem przemysłowych emisji dwutlenku węgla. Nasz proces jest prostszy i bardziej „zielony” pod względem użytych materiałów i przetwarzania produktów ubocznych”.

„Następnym krokiem będzie identyfikacja procesów izolacji, a także szczegółowa analiza ekonomiczna, aby zrozumieć skalowalność i opłacalność komercyjną tego materiału”.

Odniesienie do czasopisma:

1. Soumyabrata Roy, Firuz Alam Philip i in. Funkcjonalne drewno do wychwytywania dwutlenku węgla | Raporty z fizyki komórki | DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101269