Pesquisadores encontraram uma novidade maneira de tornar a madeira mais resistente sem comprometer suas características naturais.
O sigilo está na ferrihidrite, um mineral de ferro em graduação nanométrica, que foi infundido em carvalho-vermelho por meio de um processo químico simples.
O resultado é um material indestrutível, ligeiro e maleável, com potencial para substituir o aço e o concreto em várias aplicações.
Madeira fortalecida ao nível celular
A invenção surgiu do trabalho de pesquisadores da Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação da Florida Atlantic University, em parceria com a Universidade de Miami e o Laboratório Vernáculo de Oak Ridge.
A equipe estudou uma vez que somar minerais duros e seguros em nanoescala poderia fortalecer as paredes celulares da madeira sem aumentar seu peso ou fomentar danos ao meio envolvente.
A madeira utilizada foi o carvalho-vermelho, uma espécie geral na América do Setentrião.
Os cientistas escolheram esse tipo por ser uma madeira transcendente porosa em aro, particularidade presente em árvores de folhas largas uma vez que bordo, cerejeira e nogueira.
Essas árvores possuem grandes vasos em forma de aro que transportam chuva da raiz às folhas, o que facilitou a infusão do material químico.
Uso de mineral geral e processo alcançável
O reforço foi feito com ferrihidrite, um oxihidróxido de ferro encontrado normalmente em solos e águas. Para obtê-la, os pesquisadores misturaram nitrato férrico com hidróxido de potássio, criando um mineral nanocristalino que foi inserido na madeira.
O método foi descrito uma vez que simples, barato e seguro. Segundo o estudo, publicado no periódico ACS Applied Materials and Interfaces, o tratamento fortaleceu as paredes celulares internas da madeira sem prejudicar sua estrutura externa.
Mesmo depois a mudança química, a madeira manteve seu comportamento oriundo, uma vez que flexibilidade e resistência ao dobramento.
Resistência aumentada, peso quase igual
Os testes demonstraram que a madeira tratada ganhou duração significativa com somente uma ligeiro soma de peso.
Um ponto importante do estudo foi que, embora as paredes internas tenham ficado mais fortes, as conexões entre as células da madeira foram suavemente enfraquecidas.
Isso fez com que a estrutura maior da madeira permanecesse com propriedades próximas às originais, mantendo a forma uma vez que se refolho ou quebra.
Essa particularidade é considerada importante para aplicações práticas, já que materiais usados em construção precisam ser fortes, mas também leves e flexíveis.
O estabilidade entre rigidez interna e flexibilidade externa torna o material promissor para uso em edifícios, móveis e até pisos.
Técnicas avançadas de estudo
Para calcular os efeitos do tratamento, os pesquisadores aplicaram testes de subida precisão.
Um deles foi a microscopia de força atômica (AFM), que permite investigar a madeira em graduação extremamente pequena.
Usando uma técnica chamada AM-FM, os cientistas vibraram a ponta do microscópio em duas frequências diferentes para obter imagens detalhadas e medir propriedades uma vez que flexibilidade e viscosidade.
Aliás, foram feitos testes de nano indentação com microscópio eletrônico de varredura. Pequenas sondas foram pressionadas contra a madeira para medir sua reação à força.
Por término, os cientistas também testaram peças inteiras de madeira, comparando amostras tratadas e não tratadas, em testes de refolho e resistência à ruptura.
Materiais de base biológica ganham espaço
A madeira é um dos recursos renováveis mais produzidos no mundo. Estima-se que a produção global anual seja de tapume de 181,5 bilhões de toneladas.
Por isso, a possibilidade de torná-la mais resistente e útil sem perder seu caráter ecológico é um progresso importante na procura por alternativas sustentáveis aos materiais tradicionais da construção.
Segundo a professora Vivian Merk, da FAU, entender o comportamento da madeira em diferentes escalas é importante. “A madeira, uma vez que muitos materiais naturais, possui uma estrutura complexa com diferentes camadas e características em escalas variadas”, explicou.
“Para testar nossa hipótese — de que somar pequenos cristais minerais às paredes celulares as fortaleceria — empregamos vários tipos de testes mecânicos tanto em nanoescala quanto em graduação macroscópica.”
A pesquisadora afirmou que a abordagem integrada, combinando análises microscópicas com testes em peças inteiras, foi fundamental para entender o verdadeiro impacto do tratamento com ferrihidrita.
Progressão em direção à construção sustentável
Para a reitora da Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação, Stella Batalama, a pesquisa representa um marco. Ela afirmou que o trabalho é um “progresso significativo na ciência de materiais sustentáveis” e que contribui diretamente para práticas mais ecológicas no setor da construção social.
O reforço da madeira por métodos de grave impacto ambiental pode substituir o uso de materiais poluentes uma vez que o concreto e o aço.
Essa substituição é estratégica, pois contribui com a redução das emissões de carbono e com a geração de menos resíduos.
“Estamos preparando o terreno para uma novidade geração de materiais de base biológica que têm o potencial de substituir materiais tradicionais uma vez que aço e concreto em aplicações estruturais”, afirmou Batalama.
Ela destacou ainda que o impacto do estudo vai além da engenharia. “Contribui para os esforços globais de redução de emissões de carbono, subtracção de resíduos e adoção de soluções sustentáveis inspiradas na natureza.”
Os pesquisadores acreditam que, com tratamentos químicos apropriados, é provável utilizar essa mesma técnica a outros materiais vegetais.
Isso pode ampliar ainda mais o uso de recursos renováveis na construção de edifícios, pontes e móveis.
A união de ciência e sustentabilidade mostra que, mesmo com processos simples, é provável transformar o porvir dos materiais de construção.
