Исследователи из Indian Institute of Technology обнаружили, что прозрачная древесина оказывает значительно меньшее воздействие на окружающую среду. Кроме того, она в пять раз эффективнее стекла, поэтому может способствовать снижению затрат на электроэнергию, показало исследование.

Прозрачная древесина может заменить пластик в самых разных отраслях промышленности. SciDev.Net 

По данным United Nations Environment Program, ежегодно образуется 400 миллионов тонн пластиковых отходов, большая часть которых приходится на долю одноразовых пластиковых изделий. Несмотря на то, что страны постоянно совершенствуют меры по сокращению этих отходов включая использование бумажных пакетов или соломинок, существуют также области применения, в которых очень важны свойства пластика.

Альтернативным решением для таких областей является прозрачная древесина. Этот материал пользуется большим спросом, поскольку он предотвращает вред от использования пластиковых изделий, получаемых из нефти. Немецкий ученый Зигфрид Финк впервые изготовил прозрачную древесину еще в 1992 году, и за последние три десятилетия она была серьезно улучшена другими исследователями.

Как изготавливают прозрачную древесину?

Как известно, что древесина сама по себе непрозрачна. Однако специалисты обнаружили, что удаление лигнина - биополимера естественного происхождения, создающего структурную опору для растительной ткани, - способно сделать ее прозрачной. Для этого древесину сначала вымачивают в теплом растворе, состоящем из комбинации нескольких химических веществ, таких как гидроксид натрия, сульфит натрия и гипохлорит натрия, а затем кипятят в растворе перекиси водорода.

Такая технология позволяет полностью удалить лигнин и сделать древесину белой. Однако пространство, которое занимал лигнин, нужно чем-то заполнить, чтобы сохранить структурную целостность. Этот процесс, называемый инфильтрацией, осуществляется с помощью олигомеров, таких как эпоксидная смола или полиметилметакрилат или ПММА, при температуре 85 градусов по Цельсию.

Прозрачность конечного продукта может достигать 90 %. В отличие от обычного стекла это ударопрочный материал. Что еще более важно, он лучше поддается биологическому разложению, чем стекло или пластик.

Анализ жизненного цикла прозрачной древесины 

Несмотря на то, что прозрачная древесина пока не имеет коммерческого применения, она довольно широко используется в самых разных областях - от строительства до хранения энергии, производства гибкой электроники и изготовления упаковки.

Исследователи из IIT провели анализ жизненного цикла (LCA) прозрачной древесины, чтобы определить воздействие на окружающую среду ее производства и цикла окончания срока службы (EOL). Исследование показало, что использование перекиси водорода для делигнификации, а затем эпоксидной смолы для инфильтрации является максимально экологичным процессом. 

По сравнению с другой методикой, использующей хлорит натрия для делигнификации и ПММА для инфильтрации, этот подход имеет "на 24 процента меньший потенциал глобального потепления GWP" и "на 15 процентов меньшую степень окисления", пишут исследователи в своей статье. "При масштабировании промышленного производства первый метод снизит потребление электроэнергии на 98,8 процента".

 Анализ EOL показал, что использование прозрачной древесины позволило снизить воздействие на окружающую среду на 107 процентов по сравнению с полиэтиленом. По мнению разработчиков, "это открывает путь к коммерческой адаптации этого метода для замены материалов на основе нефти". 

Результаты данного эксперимента были представлены в международном издании Science of The Total Environment.

Источники: journal Science of The Total Environment, journal Interesting Egineering

1. (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969722043996)
2. (https://interestingengineering.com/science/transparent-wood-the-alternate-to-plastics)