A madeira transformada - em estrutura de esponja - apresenta um fenômeno piezoelétrico natural, permitindo a geração de eletricidade.
[Imagem: Jianguo Sun et al. - 10.1126/sciadv.abd9138]
Piso que gera energia
As novas tecnologias em madeira entraram para valer no páreo rumo a soluções mais amigáveis ao meio ambiente.
Pesquisadores dos institutos EMPA e ETH, na Suíça, criaram uma madeira compressível e a transformaram em um microgerador de energia.
A ideia é que o piso da sua casa produza eletricidade conforme você e sua família andam normalmente em seus afazeres diários.
Uma equipe dos EUA já havia produzido esponjas - ou espumas - de madeira, mas Jianguo Sun e seus colegas foram além, explorando um efeito piezoelétrico da espuma - um material piezoelétrico gera eletricidade quando recebe uma pressão mecânica e vice-versa.
Como o material piezoelétrico mais comum, chamado PZT (siglas dos elementos químicos chumbo, zircônio e titânio), não é adequado ao contato com a pele humana, Sun se contentou com o efeito piezoelétrico da própria madeira quando ela é transformada em esponja - o efeito é menor, mas seu uso fica liberado, seja em residências, seja em aplicações biomédicas.
Outras equipes também já haviam aproveitado esse efeito para criar uma madeira piezoelétrica, que gera eletricidade a cada pisada, mas a equipe suíça queria fazer tudo ambientalmente correto, incluindo um processo que não utilize produtos químicos agressivos.
Imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) de madeira balsa (esquerda) e madeira deslignificada ilustram as mudanças estruturais.
[Imagem: Jianguo Sun et al. - 10.1126/sciadv.abd9138]
Esponja de madeira
Para transformar a madeira em um material que pode ser facilmente deformado é necessário extrair um dos seus componentes, a lignina, o que tem sido tradicionalmente feito mergulhando a madeira em uma solução ácida, uma mistura de peróxido de hidrogênio e ácido acético.
Dissolvida a lignina, resta uma esponja branca de madeira formada por finas camadas sobrepostas de celulose, que voltam à sua forma original depois de comprimidas - a madeira se torna elástica.
Para modificar o processo, de forma a não usar os produtos químicos agressivos, Sun foi buscar um processo biológico de degradação da madeira que já ocorre na natureza, encontrando a solução no fungo Ganoderma applanatum, causador da podridão branca da madeira - o fungo decompõe a lignina e a hemicelulose da madeira sem gerar subprodutos agressivos.
Na verdade não foi preciso procurar muito, porque a equipe trabalha com o cultivo controlado de fungos na madeira há mais de 10 anos, já tendo demonstrado, por exemplo, que a madeira atacada por fungos produz um violino melhor que o Stradivarius.
O cubo de madeira piezoelétrica de teste e a ideia de seu uso como piso.
[Imagem: Jianguo Sun et al. - 10.1126/sciadv.abd9138]
Madeira que gera eletricidade
Testes feitos em um cubo da madeira elástica mostraram que uma área de 1,5 centímetro pode gerar uma tensão média de 0,63 volts (tensão máxima de 0,87 V) e uma corrente de 13,3 nA sob tensão de 45 kPa.
Com 30 desses blocos em paralelo, a corrente foi suficiente para alimentar uma pequena tela LCD. Os cubos resistiram bem a 600 ciclos de compressão sem apresentar sinais de degradação.
O próximo passo será fazer testes em amostras grandes, mais próximas das dimensões dos carpetes de madeira e outros pisos de madeira engenheirada. Mas a equipe reconhece que esse uso prático ainda depende de outros desenvolvimentos - como a interconexão elétrica das placas - e que vai continuar aprimorando sua técnica biomimética para tentar torná-la exequível fora das condições controladas de laboratório.
Bibliografia:
Artigo: Enhanced mechanical energy conversion with selectively decayed wood
Autores: Jianguo Sun, Huizhang Guo, Gian Nutal Schädli, Kunkun Tu, Styfen Schär, Francis W.M.R. Schwarze, Guido Panzarasa, Javier Ribera, Ingo Burgert
Revista: ACS Nano
Vol.: 7, no. 11, eabd9138
DOI: 10.1126/sciadv.abd9138
