Los investigadores convierten residuos de madera y semillas de sandía en paneles ignífugos reciclables
Todos los aserraderos del mundo lo fabrican. Cada fábrica de muebles, cada almacén de madera y cada sitio de construcción donde se cosecha madera deja tras de sí un montón de aserrín, del que se producen cientos de millones de toneladas cada año en todo el mundo. Gran parte se quema para obtener energía, un destino bastante razonable, excepto que al quemarlo se libera a la atmósfera todo el carbono que los árboles han absorbido del aire durante décadas. Es un material capaz de ser al mismo tiempo omnipresente e infrautilizado, y se considera un problema candente cuando, según la lógica estructural de sus fibras de madera, es una de las materias primas más cooperativas del planeta. A partir de él se fabrican cubos de encendedor. Pykrete, un compuesto de pulpa de madera y hielo, se propuso una vez como material para el casco de los portaaviones que dependían de él.
Investigadores de ETH Zurich y Empa ahora han dado al serrín un uso totalmente diferente. En su tesis, el investigador de doctorado Ronny Kürsteiner desarrolló un proceso para combinar partículas de aserrín con estruvita, un mineral cristalino incoloro compuesto de fosfato de magnesio y amonio, utilizando enzimas extraídas de semillas de sandía para controlar cómo los cristales crecen en la matriz de aserrín. Después de dos días de prensado en frío y secado a temperatura ambiente, el tablero compuesto emerge del molde con mayor resistencia a la compresión que la madera de abeto, puede resistir las llamas directas durante más de tres veces más que la madera sin tratar y es totalmente reciclable al final de su vida útil.
Diseñador: ETH Zúrich
Las propiedades ignífugas de la estruvita se conocen desde hace mucho tiempo. El problema es siempre el comportamiento de cristalización. Los métodos de precipitación tradicionales producen cristalitos pequeños y desordenados que no pueden adherirse a las partículas de madera, razón por la cual los primeros intentos de crear tales compuestos fracasaron mecánicamente. Las enzimas de las semillas de sandía controlan la nucleación, produciendo grandes cristales entrelazados que llenan físicamente los espacios entre las partículas de aserrín. El contenido de aglutinante es del 40% en peso. Los paneles se prensan en frío durante dos días y se secan a temperatura ambiente sin necesidad de aumentar las condiciones de curado.
Cuando el calor alcanza la estruvita, se descompone y libera vapor de agua y amoníaco, absorbiendo energía del entorno circundante. El gas no inflamable desplaza el oxígeno, extinguiendo el fuego y acelerando la carbonización de la superficie; Esta capa de carbón retarda el contacto con el material no quemado que se encuentra debajo. Las pruebas de calorímetro de cono mostraron que la picea sin tratar se encendió en 15 segundos; El compuesto de estruvita requirió de 45 a 51 segundos. Las predicciones preliminares son que tendrá la misma clasificación contra incendios que los tableros de partículas aglomerados con cemento, que actualmente es la clasificación contra incendios predeterminada para aplicaciones de particiones interiores, pero las pruebas completas aún están en curso. Al final de su vida útil, los paneles se muelen, se calientan a más de 100 grados Celsius para liberar el amoníaco y los componentes se separan limpiamente para su reutilización o reutilización como fertilizante de fosfato.
