p Ingo Burgert e sua equipe da Empa e da ETH Zurich provaram isso repetidamente:a madeira é muito mais do que "apenas" um material de construção. Sua pesquisa visa estender as características existentes da madeira de tal forma que ela seja adequada para áreas de aplicação completamente novas. Por exemplo, eles já desenvolveram alta resistência, Madeira hidrorrepelente e magnetizável. Agora, junto com o grupo de pesquisa Empa de Francis Schwarze e Javier Ribera, a equipe desenvolveu um simples, processo ambientalmente correto para gerar eletricidade a partir de um tipo de esponja de madeira, como relataram na semana passada no jornal Avanços da Ciência . p Tensão por deformação

p Se você deseja gerar eletricidade a partir da madeira, o chamado efeito piezoelétrico entra em ação. Piezoeletricidade significa que uma voltagem elétrica é criada pela deformação elástica dos sólidos. Este fenômeno é explorado principalmente pela metrologia, que usa sensores que geram um sinal de carga, dizer, quando uma carga mecânica é aplicada. Contudo, tais sensores costumam usar materiais que são inadequados para uso em aplicações biomédicas, como titanato de zirconato de chumbo (PZT), que não pode ser usado na pele humana devido ao chumbo que contém. Também torna o descarte ecológico de PZT e Co bastante complicado. Ser capaz de usar o efeito piezoelétrico natural da madeira oferece assim uma série de vantagens. Se pensado mais longe, o efeito também pode ser usado para a produção de energia sustentável. Mas antes de tudo, a madeira deve ter as propriedades adequadas. Sem tratamento especial, a madeira não é suficientemente flexível; quando submetido a estresse mecânico; Portanto, apenas uma tensão elétrica muito baixa é gerada no processo de deformação.

p Do bloco à esponja

p Jianguo Sun, um Ph.D. estudante da equipe de Burgert, usou um processo químico que é a base para vários 'refinamentos' de madeira que a equipe fez nos últimos anos:a deslignificação. As paredes das células de madeira consistem em três materiais básicos:lignina, hemiceluloses e celulose. “A lignina é o que uma árvore precisa principalmente para crescer a grandes alturas. Isso não seria possível sem a lignina como uma substância estabilizadora que conecta as células e evita que as fibrilas rígidas de celulose se deformam, "explica Burgert. Para transformar a madeira em um material que pode ser facilmente deformado, a lignina deve ser, pelo menos parcialmente, "extraída". Isso é conseguido colocando a madeira em uma mistura de peróxido de hidrogênio e ácido acético. A lignina é dissolvida neste banho ácido, deixando uma estrutura de camadas de celulose. “Aproveitamos a estrutura hierárquica da madeira sem primeiro dissolvê-la, como é o caso da produção de papel, por exemplo, e então ter que reconectar as fibras, "diz Burgert. A esponja de madeira branca resultante consiste em finas camadas sobrepostas de celulose que podem ser facilmente comprimidas e expandidas de volta à sua forma original - a madeira se tornou elástica.

p Eletricidade de pisos de madeira

p A equipe de Burgert submeteu o cubo de teste com um comprimento lateral de cerca de 1,5 cm a cerca de 600 ciclos de carga. O material mostrou uma estabilidade incrível. A cada compressão, os pesquisadores mediram uma tensão de cerca de 0,63 V - o suficiente para uma aplicação como sensor. Em outros experimentos, a equipe tentou aumentar seus nanogeradores de madeira. Por exemplo, eles foram capazes de mostrar que 30 desses blocos de madeira, quando carregado em paralelo com o peso corporal de um adulto, pode iluminar um simples display LCD. Portanto, seria concebível desenvolver um piso de madeira capaz de converter em eletricidade a energia das pessoas que andam sobre ele. Os pesquisadores também testaram a adequação como um sensor de pressão na pele humana e mostraram que ele pode ser usado em aplicações biomédicas.

p Aplicação em preparação

p O trabalho descrito na última publicação da equipe Empa-ETH, Contudo, vai um passo além:o objetivo era modificar o processo de tal forma que não exigisse mais o uso de produtos químicos agressivos. Os pesquisadores encontraram um candidato adequado que poderia realizar a deslignificação na forma de um processo biológico na natureza:o fungo Ganoderma applanatum, as causas da podridão branca na madeira. "O fungo decompõe a lignina e a hemicelulose da madeira de maneira particularmente suave, "diz o pesquisador da Empa Javier Ribera, explicando o processo ambientalmente correto. O que mais, o processo pode ser facilmente controlado no laboratório.

p Ainda faltam alguns passos para que a madeira 'piezo' possa ser usada como sensor ou como piso de madeira para geração de eletricidade. Mas as vantagens de um sistema piezoelétrico tão simples e ao mesmo tempo renovável e biodegradável são óbvias - e agora estão sendo investigadas por Burgert e seus colegas em projetos subsequentes. E para adaptar a tecnologia para aplicações industriais, os pesquisadores já estão em negociações com potenciais parceiros de cooperação.