Il legno trasparente che può immagazzinare e rilasciare calore.

Un nuovo materiale dalle proprietà termiche “rivoluzionarie” per ridurre i consumi di energia.

Nuova scoperta che potrebbe reinventare l’impiego di questo materiale millenario in edilizia: un nuovo tipo di legno trasparente che non solo trasmette luce, ma assorbe e rilascia calore portando ad un risparmio potenziale sui costi energetici.

Il nuovo materiale presentato all’American Chemical Society

Siamo più abituati ad associare il legno alle casette di legno che all’architettura moderna, ma un tipo di legno appositamente trattato potrebbe essere il materiale da costruzione di tendenza nel futuro.

Oggi, un team di scienziati svedesi ha sviluppato un nuovo tipo di legno trasparente che non solo trasmette luce, ma assorbe e rilascia calore, portando ad un risparmio potenziale sui costi energetici. Il materiale si distingue oltre che per le proprietà termiche, anche per altre interessanti valenze prestazionali: può sopportare carichi pesanti ed è biodegradabile, aprendo la porta per il suo eventuale utilizzo in case e altri edifici eco-compatibili.

I ricercatori hanno presentato in questi giorni i risultati dei loro studi all’American Chemical Society (ACS) Spring 2019 National Meeting & Exposition.

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Le basi della scoperta e il progresso della ricerca

“Già nel 2016 abbiamo dimostrato che il legno trasparente ha eccellenti proprietà termoisolanti rispetto al vetro, unite ad un’elevata trasmittanza ottica”, afferma Céline Montanari, studentessa di dottorato che presenta la ricerca al meeting.

“In questo lavoro abbiamo cercato di ridurre ulteriormente il consumo energetico dell’edificio incorporando un materiale in grado di assorbire, immagazzinare e rilasciare calore”.

Edifici meno energivori: l’edilizia del futuro è green

Con il progredire dello sviluppo economico a livello mondiale, il consumo energetico è salito vertiginosamente.

Gran parte di questa energia viene utilizzata in edilizia pubblica, residenziale e direzionale per illuminare, riscaldare e raffreddare case, uffici e altri edifici. Le finestre di vetro possono trasmettere la luce, contribuendo a illuminare e riscaldare le case, ma non immagazzinano energia per l’uso quando il sole tramonta.

Difficile pensare ad un pianeta più green senza passare da una profonda e radicale innovazione nel modo in cui progettiamo, realizziamo e gestiamo gli edifici.

Proprietà termiche, ottiche, meccaniche

Tre anni fa, il capo ricercatore Lars Berglund, Ph.D., e i colleghi del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, Svezia, hanno riferito di un legno otticamente trasparente sulla rivista ACS Biomacromolecules.

I ricercatori hanno realizzato il materiale rimuovendo un componente che assorbe la luce chiamato lignina dalle pareti cellulari del legno di balsa. Per ridurre la diffusione della luce, hanno incorporato l’acrilico nel ponteggio di legno poroso. Il team poteva vedere attraverso il materiale, ma era abbastanza nebuloso da garantire la privacy se usato come materiale da costruzione principale. Il legno trasparente aveva anche proprietà meccaniche favorevoli, consentendogli di sopportare carichi pesanti.

Un polimero per ridurre il consumo energetico

Sulla base di questo lavoro precedente, Montanari e Berglund hanno aggiunto un polimero chiamato polietilenglicole (PEG) al legno de-lignificato. “Abbiamo scelto il PEG per la sua capacità di immagazzinare calore, ma anche per la sua grande affinità con il legno“, dice Montanari.

“A Stoccolma, c’è una nave molto vecchia chiamata Vasa, e gli scienziati hanno usato il PEG per stabilizzare il legno. Così sapevamo che il PEG può penetrare in profondità nelle celle di legno”.

Conosciuto come “materiale a cambiamento di fase”, il PEG è un solido che si scioglie ad una temperatura di 27 °C, immagazzinando energia nel processo. La temperatura di fusione può essere regolata utilizzando diversi tipi di PEG.

“Durante una giornata di sole, il materiale assorbirà il calore prima di raggiungere lo spazio interno, e l’interno sarà più fresco che all’esterno”, spiega Montanari. “E di notte si verifica il contrario: il PEG diventa solido e rilascia calore all’interno in modo da mantenere una temperatura costante in casa”.

Il team ha incapsulato il PEG all’interno del ponteggio in legno de-lignificato, che ha impedito la fuoriuscita del polimero durante le transizioni di fase. Hanno anche incorporato l’acrilico nel materiale per proteggerlo dall’umidità.

Come la versione precedente, il legno modificato era trasparente, anche se leggermente nebuloso e forte, ma aveva anche il vantaggio di immagazzinare il calore.

Alte prestazioni e ridotto impatto ambientale

I ricercatori sottolineano che il legno trasparente ha il potenziale per essere più rispettoso dell’ambiente rispetto ad altri materiali da costruzione come la plastica, il cemento e il vetro.

Oltre alle sue capacità di immagazzinamento termico, il legno trasparente potrebbe essere più facile da smaltire dopo che è servito al suo scopo.

“Il PEG e il legno sono entrambi a base biologica e biodegradabili“, osserva Berglund. “L’unica parte non biodegradabile è l’acrilico, ma questo potrebbe essere sostituito da un altro polimero a base biologica”.

I prossimi passi verso l’industrializzazione

Ora, l’attenzione si concentra sul processo di produzione per essere fattibile a livello industriale. I ricercatori stimano che il legno trasparente potrebbe essere disponibile per applicazioni di nicchia nell’interior design in soli cinque anni.

Stanno anche cercando di aumentare la capacità di stoccaggio del materiale per renderlo ancora più efficiente dal punto di vista energetico.

Conoscere le proprietà termiche dei materiali

Quali sono le proprietà termiche incrementali di questo nuovo tipo di materiale isolante? In che modo si correlano con le altre proprietà fisiche, meccaniche e di durabilità?  

L’innovazione nel campo dei materiali passa sempre di più attraverso l’analisi, lo studio e l’ottimizzazione delle caratteristiche termo-igrometriche dei materiali stessi.

È per questo che il team di scienziati dei materiali e tecnici di laboratorio di Thermocert hanno messo a punto un set di analisi e prove in campo termico.

Per scoprire le proprietà termiche di legni, polimeri e altri materiali, visita il sito Thermocert, un valido supporto all’approfondimento delle conoscenze in campo termo-fisico dei materiali tradizionali e avanzati.

Se preferisci, puoi contattare direttamente un nostro specialista dei materiali che saprà orientarti al meglio.

Fonte:

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190403080512.htm

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