Il legno trasparente sarà il materiale dell’edilizia green del futuro?

Legni smart che lasciano passare la luce, la diffondono e producono energia

[27 Novembre 2019]

Timothée Boitouzet, che nel 2016 ha fondato la Woodoo Augmented Wood a Parigi, durante i suoi studi in Giappone, dove gli edifici devono sopravvivere a terremoti che fanno impallidire quelli che hanno colpito in questi giorni Albania e Grecia, si è reso conto che il prossimo materiale intelligente potrebbe essere quello che gli umani hanno usato per migliaia di anni: il legno.

In un’intervista a Horizon, il magazine su ricerca & innovazione dell’Ue, Boitouzet spiega: «In Francia, costruiamo più con cemento e pietra che legno. Quando sono ho visto la cultura dell’edilizia giapponese, ho capito come con il legno si potevano costruire strutture fantastiche. Questo materiale che abbiamo considerato un vecchio materiale, non innovativo, era in realtà super smart. E’ questo che mi ha fatto entusiasmare per il legno».’

L’obiettivo di Boitouzet è quello di trasformare l’industria edilizia, ad esempio sostituendo l’acciaio con il legno: «A differenza di altri materiali da costruzione, come la pietra o il cemento che contiene sabbia, il legno è una risorsa rinnovabile, il che lo rende un attraente materiale da costruzione sostenibile»,

Costruire di più utilizzando gli alberi potrebbe anche aiutare a far diminuire la gigantesca impronta di carbonio dell’edilizia che contribuisce fortemente al riscaldamento globale. Secondo il “Global Status Report 2017 – Towards a zero-emission, efficient, and resilient buildings and construction sector” del  World Green Building Council e dell’UNep, l’11% delle emissioni globali di carbonio proviene dai materiali e dai processi di costruzione durante l’intero ciclo di vita dell’edificio. Dato che gli alberi contengono carbonio, l’utilizzo del legno negli edifici è un modo per stoccare carbonio.

E il legno può essere utilizzato per qualcosa di più che come supporto degli edifici: Boitouze spiega che «Estraendo selettivamente la lignina del legno – la sostanza che costituisce le sue pareti cellulari – e sostituendola con un tipo specifico di polimero, diventa un nuovo materiale che è resistente alle intemperie, più resistente al fuoco ed è da tre a cinque volte più forte e trasparente. Le proprietà ottiche del polimero sono abbinate a quelle del legno in modo che la luce non si “pieghi” quando passa attraverso l’Augmented Wood. Invece, ci passa attraverso. Questa trasparenza apre una vasta gamma di possibilità».

Finora, le case automobilistiche sono quelle che hanno mostrato più interesse per l’Augmented Wood di Boitouzet che, in collaborazione con partner del settore, sta lavorando all’integrazione dell’elettronica nel suo legno sensibile al tatto. Il materiale, che lascia passare la luce, diventerà dei pannelli di legno per “cruscotti tattili” nelle auto».

La Woodoo Augmented Wood. vede l’industria automobilistica come la porta per immettere sul mercato i suoi prodotti, introducendo nel contempo prodotti in legno più leggeri e che producono meno emissioni rispetto ai pannelli tradizionali.

Anche lo svedese Lars Berglund, che insegna al KTH Royal Institute of Technology ed è a capo del progetto WoodNanoTech, ha scoperto che esistono molti utilizzi per legni trasparenti e resistenti: «E’ un’area nella quale si può essere originali perché la gente ha lavorato sulla tecnologia del legno per centinaia di anni». Mentre altre ricerche hanno cercato soprattutto di ovviare carenze del legno, come la sua sensibilità all’acqua, il team di WoodNanoTech si è concentrato su altre caratteristiche: «Siamo stati in grado di liberarci da queste limitazioni e di guardare a nuove possibilità che non erano state considerate finora». La loro attività punta soprattutto sull’utilizzo del legno trasparente per applicazioni di ingegneria.

Berglund usa il legno come modello per la nanotecnologia e, come Boitouzet , rimuove la lignina e introduce un polimero otticamente compatibile, aggiungendo altre tecnologie per ampliarne la funzionalità.

L’applicazione che entusiasma maggiormente Berglund sta incorporando quantum dots nel legno per creare diodi a emissione di luce (LED) e sembra quella più promettente per essere commercializzata. «L’idea . ha detto Berglund a Horizon – è che il nostro soffitto possa essere un pannello di legno, e il pannello di legno avrebbe questa funzione LED, quindi potremmo avere l’illuminazione interna direttamente dal soffitto.

A differenza de quella dei punti luce, la luce del legno trasparente è diffusa, il che la rende più naturale e facile da vedere».

I quantum dots sono un insieme di atomi di semiconduttori, larghi alcuni nanometri, che sono fluorescenti se esposti alla luce UV. Questi pannelli sono solo una delle tante applicazioni che WoodNanoTech ha ideato per suo legno trasparente. Il legno può anche costituire la base per finestre elettro-cromatiche, “smart windows’” che vengono ricoperte con un sottile strato di polimero e possono bloccare la luce quando viene attraversata dall’elettricità.

Berglund è convinto che legno di nuova generazione possa trovare applicazione anche nel settore energetico: «Possiamo migliorare l’efficienza delle celle solari, perché la dispersione della luce all’interno del legno significa che il percorso della luce è più lungo, in modo da poter assorbire più energia. E l’utilizzo di un materiale a cambiamento di fase anziché di un polimero per sostituire la lignina trasforma il legno in un dispositivo di accumulo dell’energia. Durante il giorno, questo infused wood può assorbire il calore, ma di notte, quando le temperature si raffreddano, il materiale a cambiamento di fase si cristallizza, rilasciando calore. Iniziamo con il legno, lo rendiamo portante e quindi integriamo la (nano) tecnologia con altre funzioni».

La sfida principale per le nuove tecnologie è la scalabilità e il legno di nuova generazione non fa eccezione. Berglund si chiede: «Come si passa dall’elaborazione in laboratorio, dove si ha uno stretto controllo sulla propria nanostruttura, a qualcosa che può essere fatto su scala industriale?». Per questo è alla ricerca di partner commerciali, cosa che può essere difficile per i progetti di ricerca accademica.

Per Boitouzet di Woodoo, «il fatto che la mia impresa abbia già partner industriali ci consente di aumentare la produzione. Attualmente, produciamo 5.000 metri quadrati di augmented wood all’anno – che è circa i tre quarti di un campo da calcio – e ora puntiamo a 300.000 metri quadrati all’anno. Fortunatamente, il legname per l’ augmented wood è facile da reperire. Ci sono già molti posti dove possiamo acquistare legname».

Woodoo usa soprattutto faggio, pino e pioppo, mentre il team di Berglund lavora la balsa e rivolge la sua attenzione alla betulla.

Berglund ha detto che «Il prossimo passo è rendere il legno modificato più ecologico. Un modo per farlo sarebbe quello di conservare quanta più lignina possibile, invece di scartarla. Se la rimuovi, stai aggiungendo un passaggio chimico che costa energia e richiede solventi. L’uso di più lignina significa anche trattenere più carbonio negli edifici».

Attualmente, il suo team si sta concentrando sull’utilizzo di un polimero più green nei materiali e Berglund conclude: «Finora abbiamo utilizzato polimeri a base di petrolio per impregnare il legno, ma ora stiamo lavorando molto intensamente per utilizzare un polimero a base biologica. Questo garantirebbe il posizionamento del legno della prossima generazione come materiale da costruzione per il futuro».