Unalomig ismert, hogy a fa mint anyag mennyire sokrétűen használható, és könyvtárnyi irodalma van annak, hogy fával vagy fára alapozva mennyi mindent ki lehet váltani, akár olyan dolgokat is, amelyek most műanyagból, fémből vagy akár betonból készülnek. A Chemistry World szaklap nemrég megjelent összeállítása azonban teljesen új szempontból közelíti meg ezt a témát. Eszerint ugyanis nem kiváltani-helyettesíteni kellene például a betont a fával, hanem magát a faanyagot kellene átalakítani úgy, hogy olyan tulajdonságokkal rendelkező alapanyag legyen belőle, mint a beton. Lehet, hogy ez elsőre furcsán hangzik, pedig egyáltalán nem a sci-fi világába tartozik.

Ahogy a kutatók mondják, a faanyag elnevezés egyszerűen rossz, mert nem lehet szabványos jelentése. Ha például valaki rendel egy szabványos alumínium csövet, akkor a szükséges paraméterek megadása után ugyanazt a terméket kaphatja meg a világ bármelyik beszállítójától. Egy fagerenda azonban sosem lehet ennyire szabványos, mert ha nagyon mélyre ásunk a szerkezetében, akkor azt találjuk, hogy lényegében nincs két egyforma darab. Mint anyag, a fa egy biopolimer-kompozit, Ha már anyagról beszélünk, akkor elnagyolt közelítésben leginkább cellulózból és úgynevezett hemicellulózból áll, illetve lignint és egy sor más összetett szerves polimert tartalmaz, amely molekuláris szinten nanoszálakból álló kötegekké szerveződik. Ha ebbe akarnak belenyúlni a laborban, akkor polimerkémiai, biokémiai, szénhidrátkémiai és ligninkémiai ismeretekre van szükség.

Ha viszont valaki okosan bele tud nyúlni, akkor a fa szerkezetét meg tudja változtatni. Ahogy a Maryland Egyetemen dolgozó Liangbing Hu mondja, szerinte a kísérletezésnek két fő iránya lehet: vagy sűrűbbé kell tenni a szerkezetet, és akkor a fa egyre szilárdabb lesz, végső soron akár betonszilárdságúvá is válik, vagy épp ellenkezőleg, meg kell próbálni minél inkább porózussá tenni, és akkor könnyű lesz, illetve formázható.

Hu mond egy példát is, azt érzékeltetve, hogy nem nagyon különleges eljárásokkal is milyen óriási változást lehet elérni: a lignin és a hemicellullóz részleges szétválasztásához a fát elég nátrium-hidroxid és nátrium-szulfit oldatba áztatni (ezek a laborokban mindennapos használatban lévő, egyáltalán nem különleges vegyszerek) hét órán keresztül, majd megfelelő nyomás alatt tartani 100 fokon egy napig. Ezzel az egyszerű eljárással felbomlanak a sejtfalak, és az anyag úgy összepréselődik, hogy elveszti a vastagságának 80 százalékát.

A keletkező fa azonban keményebb lesz, mint az acél, amellett, hogy a tömege csak hatoda lesz az acélnak.

Ha majdnem ugyanezt az eljárást balsafával végzik el, de utána fagyasztva kiszárítják, akkor a sejtfalban lévő lignin és hemicellulóz elvékonyodik, és egyfajta gél képződik a legyengített sejtek között. Az eredmény egy olyan rugalmas fa, amelynek meg sem kottyan, ha akár 10 ezerszer összenyomják az eredeti térfogatának 70 százalékára.

A nano mérettartományban olyan kis csatornák jönnek létre, amelyek lehetővé teszik az ionos vezetőképességet is, Hu pedig már bemutatott egy ezen a megoldáson alapuló akkumulátort is.

Becslések szerint évente 15 milliárd fát vágnak ki világszerte, és gyakorlatilag csak három fő ipari hasznosítása létezik ennek a természetes anyagnak: vagy fűrészáru, vagy papír, vagy cellulóz lesz belőle.

A vegyészek azonban állítják, hogy ennél jóval többet ki lehetne hozni a fából, ha ipari szinten ráállnának a kutatás-fejlesztésre és a gyártásra. Amennyiben ez megtörténne, akkor például a rendkívül energiaigényes acélgyártás egy részét biztosan ki lehetne váltani fával, amelynek átalakításához jóval kevesebb energia szükséges, ráadásul akkor az lenne az ipar érdeke is, hogy világszerte minél több fát ültessenek.

Azt azonban Hu is elismeri, hogy amit a laborban tud, az – szokás szerint – még nem alkalmas ipari méretekben való termelésre. A laborban csak a potenciált lehet megmutatni, és ahhoz, hogy tömegáru legyen az acél helyett használható fa, az iparnak kellene a kutatás-fejlesztést átvenni.

G7 támogató leszek! Egyszeri támogatás / Előfizetés

Élet Világ acél fa faanyag kémia műanyag Olvasson tovább a kategóriában