La nueva generación de materiales de madera de alto rendimiento ofrece posibilidades de alta tecnología inesperadas a los mundos del diseño y la arquitectura. Es por esto que en Madera21 ofrecemos la primera parte de este reportaje, elaborado por Lifegate, que analiza una de las innovaciones más importantes en madera de nuestro tiempo, como es la transparente.
Diseñados para ser biodegradables y neutros en carbono, los materiales del futuro están destinados a ser biofabricados, bioderivados y biobasados. Con toda probabilidad, y para mantener bajo su impacto, llegaremos a una idea de materiales cultivados ad-hoc.
Este escenario, que está cambiando los parámetros de la innovación, nos pide a todos repensar la forma en que categorizamos mentalmente los materiales, requiriendo que los diseñadores y arquitectos cambien la forma en que los eligen y usan. Todos, incluidos los más tradicionales, se están actualizando en términos técnicos. El primero de ellos es la madera, que, en vista de un perfil de sostenibilidad cada vez más orientado a la minimización del impacto y la gestión forestal sostenible, está adquiriendo sorprendentemente características de rendimiento que son completamente comparables a los materiales de alta tecnología.
Impulsada por la innovación de alta tecnología, posibilitada por los cambios realizados a nivel de su estructura nanoscópica y procesos de transformación, hoy la madera ofrece una extraordinaria pluralidad de lenguajes, tanto técnicos como formales, sin dejar de ser siempre un material natural. La madera puede ser transparente, líquida, tan resistente como el acero o el hormigón, expandida, imprimible en 3D, flexible. Y mucho, mucho más.
Es un mundo fascinante y, precisamente por esta razón, requiere no solo moderación en las decisiones, sino también de nuevos lenguajes formales para establecerse. Esto es lo que sucedió en la década de 1980, cuando, gracias a la nueva tecnología de las chapas de madera ultrafinas, que por primera vez permitía recrear cualquier esencia en forma natural a través de finas chapas de madera auténtica, Ettore Sottsass abrió el camino para la madera contemporánea.
Con gran previsión, y como el iconoclasta que era, Sottsass creó “Alpi”, mostrando que la madera podía permanecer fiel a su sustancia mientras se volvía vanguardista en sus formas. Solo así la madera biotecnológica podrá alcanzar la pluralidad, convirtiéndose en un icono de belleza sostenible y trascendiendo su condición de ícono natural poderoso y atemporal, fiel a sí mismo a lo largo de los siglos.
Madera transparente
La madera puede ser transparente, líquida, tan resistente como el acero o el hormigón / Nendo Studio
En 2011, anticipándose a la realidad científica, el estudio de diseño japonés Nendo, con el objetivo de crear la ilusión de la madera transparente, produjo una mesa de acrílico diseñada para tener la forma, el ensamblaje de las piezas y el grano de la superficie de las tablas de madera. Este diseño visionario presagió un futuro inminente, donde lo natural adquiere formas inesperadas. Un futuro que está aquí.
En los últimos años, múltiples centros universitarios de investigación de materiales a nivel internacional han trabajado arduamente para crear madera que permita el paso de la luz. Las ventajas que un material natural y potencialmente económico como la madera podría tener para el mundo del diseño si estuviera dotado de una nueva transparencia funcional son evidentes. Permitiría un mundo de ventanas sostenibles y baratas, objetos tecnológicos que cambian radicalmente y que actualmente utilizan el vidrio como interfaz, desde paneles solares hasta dispositivos electrónicos. Pero la verdadera revolución radica en el hecho de que, por sí sola, la transparencia de la madera nos lleva a imaginar una nueva estética de la sostenibilidad, donde podemos imaginar una tecnología extraordinariamente hermosa y de alto rendimiento que está emocionalmente cerca de sentirse natural.
Técnicamente, el proceso mediante el cual se puede obtener un cierto grado de transparencia en la madera es posible desde hace varios años, gracias al uso de la nanotecnología. La lignina, un componente biopolimérico de las paredes celulares (responsable de la solidez, opacidad y color de la madera, etc), se elimina del material sin dañar sus microestructuras. Los poros que deja se rellenan con un polímero transparente para restaurar las propiedades mecánicas del material original, pero con nuevas cualidades ópticas. La madera que se ha obtenido de este proceso se caracteriza por una transparencia suave, como la del vidrio esmerilado, que deja pasar muy bien la luz y modula las imágenes con delicados desenfoques.
Sin embargo, solo recientemente se han obtenido resultados alentadores en la aplicación de estos procesos a la producción a gran escala. Esto sucedió gracias a las startups creadas específicamente por expertos en tecnología de celulosa, que ingresaron al campo con el objetivo de cerrar la brecha entre la academia y la industria. Los primeros resultados extraordinarios de estas importantes colaboraciones se han logrado en Europa.
Transparente, estructural, termorregulada
Centros universitarios de investigación han trabajado para crear madera que permita el paso de la luz / CMI
Las metodologías de procesos en este campo se actualizan constantemente, y algunas aún se evalúan en términos de su impacto general. Sin embargo, está la esperanza de que en unos años estos nuevos materiales estén listos para ser implementados en los proyectos de diseñadores y arquitectos.
KTH, en Estocolmo —el Real Instituto de Tecnología de Suecia—, fue el primero en revelar los excelentes resultados obtenidos por el profesor Lars Berglund del WWSC —Wallenberg Wood Science Center, socio de KTH—, quien hizo la madera transparente por primera vez a través de la eliminación química de la lignina en solución. Los poros que deja la lignina, rellenos de un polímero cuyo índice de refracción se ajusta con el de la madera, permiten que la luz se propague a través del material, que se vuelve traslúcido.
La investigación de WWSC está dirigida principalmente a poner en el mercado una alternativa estructural de madera al vidrio, adecuada para la creación de células solares que, por lo tanto, utilizarían un recurso renovable de bajo costo, con el beneficio ambiental adicional de la baja densidad y la baja conductividad térmica del nuevo material.
Está claro que esta “madera como vidrio” podría transformar la arquitectura del mañana, en el caso de que se utilice incluso en las fachadas de los edificios. Sin embargo, las ventajas no se limitarían a la filtración ligera. Además de la transparencia, esta nueva madera creada por investigadores suecos podría tener otros beneficios importantes, como la capacidad de liberar o acumular calor mucho mejor que el vidrio. “Trabajar en el tipo de relleno para los poros que quedan después de la eliminación de la lignina puede conducir a la consecución de propiedades térmicas autorreguladoras muy interesantes”, explica Céline Montanari, miembro del equipo de Lars Berglund, en un artículo publicado en 2016, en el primeros días de su investigación.
Montanari se refiere al relleno que se utiliza, que se basa en materiales de cambio de fase (PCM). “Estos también se conocen como materiales de acumulación latente porque pueden cambiar de estado sólido a líquido y viceversa. Es decir, estos rellenos, al pasar de una fase líquida a una sólida, liberan el calor que han almacenado o, a la inversa, pueden absorber calor. Esto significa que pueden almacenar grandes cantidades”.
Los PCM pueden ser orgánicos o inorgánicos, y el equipo sueco utilizó inicialmente un PCM biodegradable y no tóxico llamado polietilenglicol, un polímero utilizado en cosméticos y medicamentos..
Recientemente, los investigadores suecos anunciaron nuevos resultados interesantes en la búsqueda de la sostenibilidad total. “Cinco años después de haber introducido la madera transparente, hemos encontrado una manera de hacer que el compuesto sea 100% renovable y más translúcido utilizando un cítrico bioplástico transparente como material de relleno”, se describe en un interesante artículo publicado el 2 de mayo de 2021 en Advanced Science.
La característica fundamental de los resultados obtenidos en Suecia es que es posible tener un material portante con propiedades estructurales y ópticas muy competitivas, mientras que otras maderas transparentes siguen siendo, en su mayoría, materiales decorativos.
Los biocompuestos de madera con alto rendimiento óptico tienen mucho que ofrecer / CMI
Otro grupo que trabaja en el campo de la transparencia de la madera es el CMI —Center for Material Innovation— de la Universidad de Maryland, en EE. UU. Sus investigadores, liderados por el profesor Hu Lianbing, han obtenido madera translúcida utilizando una bioresina epoxi. El CMI ha invertido principalmente en la posibilidad de encontrar un proceso alternativo a la deslignificación química en solución, que generalmente utiliza grandes cantidades de productos químicos y energía.
En 2019, este equipo ideó una técnica de eliminación de lignina de “cepillado químico”, que puede activar la transparencia en períodos de tiempo cortos al exponer el material al sol. La madera transparente resultante es delgada (aproximadamente 1 mm de espesor), tiene una transmitancia óptica (la capacidad de un material para dejar pasar la luz) del 90% y, dado que el proceso de cepillado requiere que los productos químicos se apliquen de manera similar a la pintura, podría ser posible diseñar patrones transparentes ad-hoc, agregando efectos decorativos al material.
Los biocompuestos de madera con alto rendimiento óptico tienen mucho que ofrecer, especialmente con las tecnologías futuras. Los conceptos van desde el uso de madera para el almacenamiento de calor hasta tener paneles de madera con funciones de iluminación integradas, con aplicaciones interesantes para ventanas inteligentes y uso como medio de interfaz en dispositivos electrónicos.
