Drewno z laboratorium chwyta dwutlenek węgla

Jak wyjaśniają naukowcy z Rice University, materiały budowlane, takie jak stal czy cement, nie tylko są drogie, ale dodatkowo ich wytwarzanie powoduje ogromną emisję dwutlenku węgla. Szacuje się, że budownictwo odpowiada za 40 proc. całkowitej emisji tego gazu. Dlatego poszukuje się materiałów alternatywnych. Odpowiedzią może być drewno, jednak specjalnie przetworzone - uważają badacze z Rice University.

"Drewno to strukturalny, odnawialny materiał, który już powszechnie wykorzystujemy. Nasze wzbogacone drewno okazało się wytrzymalsze od naturalnego" - mówi prof. Muhammad Rahman, współautor publikacji, która ukazała się w piśmie "Cell Reports Physical Science".

Naukowcy najpierw usuwają z naturalnego drewna dwa główne składniki. "Drewno, w zasadzie składa się z trzech komponentów - celulozy, hemicelulozy i ligniny - zwraca uwagę prof. Rahman. - Lignina nadaje drewnu jego kolor, więc kiedy się ją usunie, staje się ono bezbarwne. Usunięcie ligniny to prosty proces, który obejmuje dwa etapy chemicznego oddziaływania przyjaznymi środowisku substancjami. Po usunięciu ligniny używamy wybielacza albo nadtlenku wodoru, aby usunąć hemicelulozę".

Tak zmienione drewno jest zanurzane w roztworze mikroskopijnych, złożonych pod względem budowy, porowatych cząstek zwanych sieciami metaloorganicznymi (MOFs). Mają one ogromną powierzchnię w stosunku do objętości i dzięki temu są zdolne pochłaniać duże ilości dwutlenku węgla. "Cząstki MOF łatwo wpasowują się w celulozowe kanaliki i przyłączają się do nich przez naturalnie zachodzące interakcje" - informuje dr Soumyabrata Roy, główny autor badania. Takie hybrydowe drewno nabiera twardości, pochłaniając CO2 z otoczenia.

Jednak nie wszystkie MOFs się do tego nadają. "Wiele z istniejących MOFS nie jest zbyt stabilnych w zmiennych warunkach. Niektóre są bardzo wrażliwe na wilgoć, a tego nie chcemy w przypadku strukturalnych materiałów" - mówi dr Roy. Badacze wykorzystali cząstki CALF-20 opracowane przez zespół prof. George'a Shimizu z University of Calgary. Wyróżnia je zarówno skuteczność w działaniu, jak i odporność. "W następnych etapach chcemy opisać proces pochłaniania CO2 oraz opracować analizę ekonomiczną, aby zrozumieć skalowalność i potencjał komercyjny materiału" - mówi prof. Rahman.

Więcej informacji w materiale źródłowym (https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2666386423000280).

Marek Matacz