Amostra do "isopor de madeira" construído pela equipe.
[Imagem: Jonas Garemark/KTH]
Madeira termoisolante
Em breve, edifícios e construções comerciais poderão se tornar mais eficientes em termos energéticos - e ambientalmente sustentáveis - usando um material termicamente isolante desenvolvido a partir da madeira.
Recém-desenvolvido por pesquisadores na Suécia, o novo isolante apresentou um desempenho térmico tão bom ou até melhor do que os materiais de isolamento comuns à base de polímeros, como o poliestireno expandido.
O material consiste em uma madeira integrada a um aerogel. Os aerogéis de celulose de madeira não são novidade - os pesquisadores vêm desenvolvendo tipos avançados de aerogéis e outros compostos com várias aplicações nos últimos anos, incluindo a já famosa madeira transparente.
Mas a equipe garante que seu novo método representa um avanço na criação controlada de nanoestruturas termicamente isolantes nos poros da madeira, e faz isto sem a necessidade de substâncias adicionais.
"Aerogéis fortes de base biológica podem ser usados para substituir os atuais aerogéis baseados em fósseis para super isolamento térmico, contribuindo para a eficiência energética, bioeconomia e desenvolvimento sustentável da sociedade," disse a professora Yuanyuan Li, do Instituto Real de Tecnologia.
E o isolamento de edifícios, com a consequente economia de energia com ar-condicionado, não é o único uso potencial para o aerogel de madeira: Sua estrutura única permite criar materiais avançados para armazenamento, conversão de energia e até engenharia de tecidos.
"Nas embalagens, por exemplo, a espuma plástica, como o poliestireno, ajuda a evitar a transferência de calor entre os objetos e o ambiente ao redor, de modo a manter as mercadorias frescas durante o transporte," disse Li. "Mas a formação in situ de redes de nanofibrilas dentro dos espaços vazios da madeira pode resultar em madeira altamente isolante térmica."
Nanoporos
A chave para a transformação da madeira em um isolamento térmico mais eficiente está na construção de nanoporos em sua estrutura.
[Imagem: Jonas Garemark et al. - 10.1021/acsami.2c04584]
O processo começa com a deslignificação da madeira - ou seja, a remoção da lignina, que dá cor e resistência à madeira - deixando apenas poros ou cavidades vazias.
A redução da condutividade térmica no material é feita dando o próximo passo: Entrar nesses grandes poros vazios e gerar mais nanoporos dentro deles - milhares de nanoporos em cada poro inicial, na verdade.
Essas estruturas nanoporosas são criadas pela dissolução parcial das paredes celulares, seguida de precipitação controlada. Uma mistura de líquido iônico é adicionada, para dissolver parcialmente a parede celular antes da adição de água, o que gera redes de nanofibrilas que tornam a cavidade nanoporosa.
Li afirma que a equipe já alcançou um alto nível de controle sobre o processo de precipitação, o que significa que eles podem criar o nível preciso de nanoporosidade para alcançar a condutividade térmica ideal.
