Embora pensemos na madeira como algo medieval, ela pode ser uma solução sustentável para muitos dos problemas de hoje.
Quando pensamos em madeira, a primeira coisa que vem à mente provavelmente são os móveis. Em alguns países, como os EUA, as pequenas casas ainda são feitas de madeira. Mas cientistas e arquitetos de todo o mundo estão repensando este material, melhorando suas propriedades e expandindo sua gama de aplicação, na esperança de desenvolver um substituto ambientalmente correto para o desempenho, mas com uso intensivo de energia, materiais de engenharia que usamos hoje.
A estrutura de madeira
Todos conhecemos a madeira, mas o que é exatamente? Bem, uma definição simples é dizer que os troncos das árvores são feitos de madeira. Nem todas as plantas têm um tronco lenhoso; chamamos as árvores aqueles que o fazem, e elas fazem esse resistente material marrom para transportar nutrientes das raízes às pontas da árvore e para apoiar a estrutura da árvore contra o clima.
A madeira tem uma estrutura celular: se você olhasse ao microscópio, veria um feixe de fibras correndo ao longo do tronco, assim como outros tipos de células indo em outras direções. Três ingredientes principais compõem a estrutura da madeira: celulose, lignina e hemicelulose. A celulose é um produto químico feito de moléculas de açúcar e produz fibras muito fortes sob tensão. Essas fibras são como correntes – o que significa que se você puxá-las, elas resistirão, mas se você tentar esmagá-las, elas se dobrarão. Isso seria uma péssima notícia para a árvore, então, para evitar isso, as árvores fortalecem sua madeira com lignina, um polímero rígido com uma estrutura bagunçada que impede que as cadeias de celulose entrem em colapso com o próprio peso. A lignina também é o que dá à madeira a cor marrom. Por fim, para unir os dois, existe a hemicelulose, que dá flexibilidade à madeira.
Árvores de folha caduca, como faia e carvalho, produzem o que chamamos de madeira dura, enquanto as árvores coníferas, como abetos e pinheiros, produzem madeiras macias. Esses dois grupos de árvores têm evoluído separadamente há centenas de milhões de anos, então suas madeiras têm estruturas muito diferentes, sendo as madeiras nobres muito mais complexas. No entanto, só para confundir as coisas, nem todas as madeiras harwood são duras e nem todas as madeiras macias são macias: a madeira balsa, que é uma madeira muito macia usada para fazer aeromodelos, é tecnicamente uma madeira dura – enquanto os teixos, que costumamos ver em cemitérios, dão uma madeira muito dura, mas são categorizadas como madeiras macias.
Embora possa parecer resistente, pelo menos metade de uma árvore é feita do ar. Graças à fotossíntese, as árvores transformam o dióxido de carbono da atmosfera em açúcares que se transformam na madeira. Para cultivar um quilo de madeira, uma árvore precisa absorver 1,6 quilo de CO2. É por isso que todo mundo fala das árvores como uma das principais soluções para se opor às mudanças climáticas.
Edifícios altos feitos de madeira
As pequenas casas em todo o mundo ainda são feitas de madeira hoje, mas para fazer os arranha-céus ou edifícios altos que se vê nas cidades, os engenheiros usam aço e concreto. Esses materiais constituem a base de nossa civilização moderna, mas requerem muita energia para serem produzidos e levam a grandes quantidades de emissões de carbono, que impulsionam o aquecimento global. É por isso que arquitetos e engenheiros estão tentando desenvolver novos tipos de madeira para fazer edifícios altos.
Um material especial é denominado madeira laminada cruzada (CLT) e consiste em pranchas de madeira coladas umas às outras em direções perpendiculares entre si para proporcionar uma resistência uniforme e elevada. Este e outros materiais de madeira projetados estão sendo usados para construir o edifício Black & White em Londres, que se tornará o edifício de escritórios de madeira mais alto de toda a capital quando for concluído em 2022. CLT é forte, é seguro contra incêndio e, se mantido bem, não vai apodrecer, fazendo com que o prédio dure pelo menos 60 anos. Além disso, construir com madeira é muito mais simples e seguro, pois as estruturas são pré-construídas na fábrica e transportadas para o canteiro de obras. Isso também torna a construção muito mais rápida, de acordo com Waugh Thistleton Architects, a empresa que projetou o edifício Black & White.
Seqüestrando carbono em edifícios
Uma vantagem de construir com madeira é que sua pegada de carbono é muito menor, de acordo com o pesquisador Will Hawkins, da Universidade de Bath. O aço e o concreto devem ser produzidos em temperaturas muito altas, o que requer energia. Além disso, os processos químicos que ocorrem quando esses materiais são feitos intrinsecamente levam a emissões de carbono que não podem ser evitadas. Em vez disso, os processos que transformam o tronco de uma árvore em uma prancha de madeira requerem muito menos energia e podem ser eletrificados no futuro, levando a economias adicionais de energia.
Mas o melhor aspecto da madeira é que ela vem das árvores e, enquanto as árvores crescem, elas absorvem dióxido de carbono da atmosfera, ajudando a combater as mudanças climáticas. Armazenar esse carbono em edifícios é uma boa ideia porque eles são os objetos feitos pelo homem que duram mais. No entanto, devemos ter o cuidado de projetar edifícios da forma mais eficiente possível, porque as árvores também são importantes para a biodiversidade nas florestas. Além disso, a necessidade de terra para cultivar alimentos ou biomassa para uma população em crescimento é alta, por isso não podemos dedicar muita terra ao cultivo de árvores para produção de madeira. Todas essas necessidades devem ser equilibradas para alcançar uma solução sustentável de longo prazo.
Superwood e madeira transparente
Cientistas e engenheiros também estão modificando a madeira para melhorar ou alterar suas propriedades. Um grupo de pesquisa da Universidade de Maryland recentemente conseguiu fazer madeira transparente, removendo a lignina e substituindo-a por uma resina opticamente transparente. Este material de madeira transparente tem melhores propriedades térmicas do que o vidro, é mais barato e de produção mais ecológica.
Teng Li, um pesquisador da mesma universidade, também conseguiu compactar e densificar a madeira para criar um material tão forte quanto o titânio e tão duro quanto o aço inoxidável. Isso envolve duas etapas: em primeiro lugar, um processo químico para remover a lignina da madeira e, em seguida, um processo de prensagem que compacta a madeira. Usando essa técnica, os pesquisadores fizeram uma faca de madeira que pode cortar bife!
Nanomateriais à base de madeira
O ingrediente de madeira mais útil é a celulose, e os cientistas estão descobrindo maneiras de extrair celulose da madeira para fazer materiais com propriedades muito especiais. Silvia Vignolini, pesquisadora do Departamento de Química da Universidade de Cambridge, explora as propriedades da celulose em nanoescala para fazer pigmentos coloridos e biodegradáveis que podem ser usados em cosméticos.
A celulose tem uma estrutura cristalina ordenada que interage com a luz de maneiras muito especiais: ela desvia os raios de luz para que vejamos cores como o azul, o verde e o vermelho. Ao controlar a química de uma solução com nanocristais de celulose em seu interior, os pesquisadores podem ajustar a cor da celulose. Isso tem o potencial de substituir componentes à base de plástico de centenas de produtos cosméticos da indústria, tornando-se uma solução sustentável e biodegradável.
No geral, apenas começamos a arranhar a superfície do imenso potencial que a madeira tem para resolver os desafios mais urgentes do século XXI. Olhando para este material antigo de novas maneiras, podemos ver como a natureza está nos oferecendo uma das melhores soluções para restaurar a harmonia com o meio ambiente.
