Ученые изобрели бетон из моркови и пуленепробиваемую древесину

Делать бетон из моркови, превращать древесину в пластик или даже сжимать ее настолько, чтобы она превратилась в “супердревесину”, которая будет в разы легче и крепче титана — все это звучит как что-то в духе экспериментов Франкенштейна. Однако, все перечисленные трансформации — это последний пример использования растительных тканей для создания экологически чистых искусственных материалов или примесей, пишет The Economist.

Ученые выяснили, что растительные ткани могут повысить срок эксплуатации и прочность субстанций, которые уже используются в строительстве и производстве различных товаров: от игрушек до мебели, автомобилей и самолетов. Большое преимущество еще и в том, что растения связывают в своей структуре углерод, а следовательно использование их тканей означает сокращение выбросов CO2. Только на производство цемента приходится 5% углеродных выбросов по вине человечества. А процесс изготовления килограмма пластмассы из нефтепродуктов сопровождается выбросом шести килограммов парниковых газов.

Издание пишет, что ученые нашли необычное применение моркови. В частности, ее изучением занимался Мохамед Саафи из Университета Ланкастера. Доктора Саафи и его коллег заинтересовала не вся морковка, а нечто, что они назвали “нанотромбоцитами”, которые добывали из растений, не пригодных для продажи или морковных отходов на перерабатывающих заводах. Кожура сахарной свеклы тоже хороший источник нанотромбоцитов. Исследователи сотрудничают с компанией CelluComp, которая нашла промышленное применение для этих растительных тканей. В частности, компания производит добавки, которые укрепляют краску после высыхания.

Каждый нанотромбоцит имеет площадь в одну миллионную метра. Он состоит из пласта жестких целлюлозных тканей. Несмотря на малый размер, такие елементы очень прочны. Если их совместить с другими материалами, можно получить чрезвычайно твердое вещество. Доктор Саафи смешивает нанотромбоциты с цементом, который изготавливают путем сжигания глины и известняка при высоких температурах. Обычно цемент смешивают со щебнем, песком и водой, чтобы получить жидковатый бетон, который с высыханием затвердевает. Но если добавить к смеси растительные нанотромбоциты, получается что-то покрепче. Ученые утверждают, что биологический материал сам по себе укрепляет бетон, поэтому для его изготовления можно использовать меньше цемента. А это позволяет сократить выбросы CO2 в атмосферу в ходе его производства. Для получения кубического метра бетона достаточно добавить 500 грамм нанотромбоцитов, чтобы сократить при этом использование цемента на 40 килограмм. Доктор Саафи в течение следующих двух лет собирается определить, какая пропорция обнаруженных им природных частиц в строительных материалах будет наиболее оптимальной для строителей.

Для древесины ученые тоже нашли новое более эффективное применение. Она состоит из целлюлозных волокон, встроенных в матрицу из лигнина — органического полимера, который делает деревья твердыми и прочными. Финская компания May Stora Enso запустила производство заменителя традиционного пластика на основе лигнина. Материал получил название DuraSense. Внешне он напоминает попкорн и состоит из древесных волокон, в частности лигнина. Его смешивают с полимерами на основе нефти, чтобы в результате получить гранулы, которые можно плавить и сгибать в процессе производства вещей, как и пластик.

В финской компании утверждают, что использование древесных волокон позволяет сократить использование пластика в производстве товаров до 60%. В May Stora Enso также нашли применение для самого лигнина, который часто попадает в отходы в процессе производства бумаги. Его финские инженеры использовали в качестве заменителя нефтяных смол и клея в производстве древесных пластиков. Также финская компания ищет способ заменить лигнином нефтепродукты в карбоноволокне, которое используется для производства деталей для автомобилей и самолетов.

В это время, в Университете Мэриленда ученые Ху Ляньбин и Ли Тень пытаются создать лучший материал, удаляя лигнин из дерева. Цель в том, чтобы удалить максимальное количество этого вещества из блоков древесины, чтобы ее можно было легче компрессировать. Блоки сжимают при температуре в 100 градусов по Цельсию, что заставляет поры в древесине ломаться. Таким образом плотность древесины утраивается, а прочность увеличивается в 11 раз. Это ставит такую “супердревесину” на одну ступень с некоторыми легкими сплавами титана, который используют в аэрокосмических компонентах. Кроме того, такая древесина пуленепробиваемая.