Sapere Scienza

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Trasparente come il… legno

27 Giugno 2022 di 

C’è a chi piace chiaro e a chi scuro, chi lo preferisce come pavimentazione e chi sulle pareti di casa, chi come tetto e chi come mobilio: il legno non passa mai di moda. Un materiale offerto da Madre Natura, utilizzato da sempre per le sue proprietà di resistenza, durezza, rigidezza e densità, e perché è un ottimo isolante termico. Inoltre è facile da lavorare e si presta a tantissime applicazioni.

 

Com’è fatto il legno?


Il legno è un materiale formato da una fibra, la cellulosa, e una matrice che funge da riempitivo e rinforzo, la lignina. La cellulosa è un polimero, una molecola gigante formata da una unità chiamata glucosio, uno zucchero, che si ripete tante volte. La sua struttura è lineare, ovvero forma dei filamenti. La cellulosa è immersa nella lignina, anch’essa un polimero di struttura tridimensionale formato da unità fenilpropaniche, che è molto resistente alla compressione e conferisce solidità al legno. La lignina non ama l’acqua, è infatti idrofobica, e impermeabilizza le cellule vegetali evitando un eccessivo assorbimento di acqua. Infine, la lignina ha un ruolo protettivo per le piante: impedisce la digestione delle fibre di cellulosa da parte di un gran numero di batteri.
Il legno si presenta opaco, con tonalità che vanno dal nero del legno di ebano, al rosso del legno di ciliegio per arrivare al grigio del rovere. Il colore dipende da quali materiali si depositano durante il processo di crescita dell’albero, o dall’esposizione all’aria e alla luce degli elementi costitutivi del legno. Anche la resina può contribuire alla tonalità del colore del legno. Le sostanze colorate si depositano prevalentemente nella lignina, mentre la cellulosa appare bianca.

 

Un’idea innovativa per termoregolare gli ambienti


Se rendessimo trasparente il legno? Saremmo in grado di unire le sue proprietà meccaniche e termiche con delle nuove proprietà ottiche. Basta rimuovere la componente colorata del legno, ovvero la lignina. È quello che ha pensato di fare il gruppo di ricerca guidato da Lars Berglund del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, in Svezia.
Ma gli scienziati svedesi non si sono fermati qui. Infatti, in queste nuove condizioni, il legno, ormai a base di sola cellulosa, risulta bianco e molto fragile. Quindi il gruppo ha pensato di impregnare le fibre di cellulosa con un polimero artificiale altamente trasparente alla luce solare visibile e molto comune: il polimetilmetacrilato, che tutti conosciamo con il nome commerciale di Plexiglas®. In questo modo il nuovo legno assume proprietà meccaniche che lo rendono adatto a essere utilizzato come vetro per finestre, poiché permette di far passare l’85% della luce. E non è tutto. Possiamo anche utilizzare questo nuovo legno come termoregolatore degli ambienti purché ne modifichiamo la matrice polimerica.

 

 


L’altra idea di questo gruppo di ricerca è, infatti, l’utilizzo di un secondo polimero, il polietilenglicole (PEG), con indice di rifrazione – cioè un indice di quanto viene rallentata la luce quando attraversa un materiale – simile a quello del polimetilmetacrilato, così da evitare che produca strani effetti ottici. Questo secondo polimero diventa liquido a circa 30 °C assorbendo calore e accumulandolo. Quando la temperatura è inferiore a 30 °C, il PEG solidifica rilasciando calore. In questo nuovo vetro il calore assorbito di giorno viene rilasciato di notte.
Il risultato finale? Ambienti interni ben illuminati, freschi di giorno e caldi di notte, con un cospicuo risparmio energetico (altri consigli si possono leggere qui). L’isolamento termico di questo legno è quattro volte superiore rispetto a quello di finestre a doppio vetro, perché il vetro è un cattivo isolante termico.
E il legno dismesso, come lo smaltiamo? Il legno trasparente è composto da sostanze organiche degradabili come la cellulosa e biodegradabili come il polietilenglicole. Il polimetilmetacrilato, invece, non è degradabile ma – assicura Berglund – potrà essere sostituito in futuro da un altro polimero biodegradabile.
Più trasparente di così…

Fabio Vischio

Scienziato dei materiali, svolge la sua attività di ricerca presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto per i Processi Chimico-Fisici di Bari. Si occupa di sistemi multifunzionali a base di nanoparticelle inorganiche e organiche per il trattamento dei tumori. Divulgatore scientifico e ideatore di laboratori scientifici per ragazzi.

copertina   luglio-agosto 2022

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