Investigadores dirigidos por la Universidad Atlántica de Florida han descubierto un método para reforzar la madera utilizando nanohierro ecológico, transformando potencialmente los materiales de construcción para un futuro más sostenible.
Investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la Universidad Atlántica de Florida, junto con colaboradores de la Universidad de Miami y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, están utilizando tratamientos químicos innovadores para mejorar las propiedades de la madera. Este avance podría revolucionar la construcción sostenible.
Un aspecto clave del estudio, publicado En Materiales Aplicados e Interfaces de ACS, se refuerzan las paredes celulares de la madera con ferrihidrita, un mineral de óxido de hierro. Este mineral se introduce en la madera mediante una reacción química sencilla entre nitrato férrico e hidróxido de potasio.
En particular, este método mejora la resistencia de la madera sin aumentar significativamente su peso ni comprometer la integridad ambiental.
Transformando el roble rojo para la sostenibilidad
El equipo de investigación se centró en el roble rojo, una madera dura predominante en América del Norte.
Mediante un procedimiento simple y ecológico, infundieron con éxito oxihidróxido de hierro nanocristalino en la madera, reforzando significativamente las diminutas paredes celulares de la madera.
“La madera, como muchos materiales naturales, presenta una estructura compleja con diferentes capas y características a distintas escalas. Para comprender plenamente cómo la madera soporta las cargas y finalmente se descompone, es fundamental examinarla en estos diferentes niveles”, declaró en un comunicado de prensa la autora principal, Vivian Merk, profesora adjunta de la FAU. “Para comprobar nuestra hipótesis —que añadir diminutos cristales minerales a las paredes celulares las fortalecería—, empleamos diversos tipos de pruebas mecánicas tanto a escala nanométrica como macroscópica”.
Herramientas y pruebas avanzadas
La investigación utilizó técnicas de vanguardia como la microscopía de fuerza atómica (AFM) para medir las propiedades de la madera a nanoescala.
Un método específico, AM-FM (Modulación de Amplitud – Modulación de Frecuencia), permitió obtener imágenes detalladas de la superficie y analizar la elasticidad del material.
Las pruebas de nanoindentación realizadas con un microscopio electrónico de barrido (MEB) permitieron comprender mejor la respuesta de la madera a la fuerza. Estas pruebas se complementaron con pruebas mecánicas estándar para evaluar la resistencia general de la madera tratada.
“Al observar la madera en diferentes niveles, desde las estructuras microscópicas dentro de las paredes celulares hasta la pieza completa de madera, pudimos aprender más sobre cómo mejorar químicamente los materiales naturales para su uso en el mundo real”, agregó Merk.
Implicaciones más amplias y perspectivas futuras
“Esta investigación marca un avance significativo en la ciencia de los materiales sostenibles y un paso significativo hacia la construcción y el diseño ecológicos”, añadió Stella Batalama, decana de la Facultad de Ingeniería e Informática de la FAU. “Al reforzar la madera natural mediante métodos ecológicos y rentables, nuestros investigadores están sentando las bases para una nueva generación de materiales de origen biológico con el potencial de reemplazar materiales tradicionales como el acero y el hormigón en aplicaciones estructurales”.
El estudio implica que con los tratamientos adecuados, los materiales de origen biológico podrían convertirse en alternativas viables para la construcción de edificios altos, puentes, muebles y pisos, reduciendo potencialmente las emisiones globales de carbono y disminuyendo los desechos.
Fuente: Florida Atlantic University