Madera. ¿Podemos seguir llamándola así?

Los biocompuestos a base de madera pueden ser una alternativa válida a los materiales plásticos © Stora Enso

Diseñados para ser biodegradables y neutrales en carbono, los materiales del futuro están destinados a ser biofabricados, bioderivados y biobasados. Con toda probabilidad, para mantener su impacto bajo, 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. Y requiere que los diseñadores y arquitectos cambien la forma en que eligen y usan los materiales. Todos los materiales, incluidos los más tradicionales, se están actualizando técnicamente. La principal de ellas es la madera , que, en vista de un perfil de sostenibilidad cada vez más dirigido a la minimización del impacto y la gestión forestal sostenible, está adquiriendo características de rendimiento sorprendentemente comparables a las de los materiales de alta tecnología.

Impulsada por la innovación de alta tecnología , posible gracias a 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 un material natural . La madera puede ser transparente, líquida, tan resistente como el acero o el hormigón, expandida, imprimible en 3D, flexible, cosible. Y mucho, mucho más.

Este es un mundo fascinante y, precisamente por eso, requiere no solo moderación en las decisiones, sino también y sobre todo 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 de forma natural a través de finas chapas de madera real, Ettore Sottsass allanó el camino . para la madera contemporánea. Con gran previsión y como el iconoclasta que era, Sottsass creó Alpi (en la foto de arriba), demostrando que la madera podía permanecer fiel a su esencia mientras se volvía vanguardista en sus formas. Sólo así la madera biotecnológica podrá realmente alcanzar la pluralidad, convirtiéndose en un icono de belleza sostenibley trascender su condición de icono natural poderoso y atemporal, fiel a sí mismo a lo largo de los siglos.

Impulsada por la innovación de alta tecnología , posible gracias a 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 un material natural . La madera puede ser transparente, líquida, tan resistente como el acero o el hormigón, expandida, imprimible en 3D, flexible, cosible. Y mucho, mucho más.

Este es un mundo fascinante y, precisamente por eso, requiere no solo moderación en las decisiones, sino también y sobre todo 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 de forma natural a través de finas chapas de madera real, Ettore Sottsass allanó el camino . para la madera contemporánea. Con gran previsión y como el iconoclasta que era, Sottsass creó Alpi (en la foto de arriba), demostrando que la madera podía permanecer fiel a su esencia mientras se volvía vanguardista en sus formas. Sólo así la madera biotecnológica podrá realmente alcanzar la pluralidad, convirtiéndose en un icono de belleza sostenibley trascender su condición de icono natural poderoso y atemporal, fiel a sí mismo a lo largo de los siglos.

Madera transparente

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 acrílica diseñada para tener la forma, el ensamblaje de las piezas y la veta de la superficie de las tablas de madera. Este diseño visionario presagiaba un futuro inminente, donde lo natural toma formas inesperadas. Este futuro está aquí.

En los últimos años, múltiples centros universitarios de investigación de materiales a nivel internacional han trabajado arduamente para crear una 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 se dotara de una nueva transparencia funcional son evidentes. Permitiría un mundo de ventanas sostenibles y baratas, cambiando radicalmente los objetos tecnológicos que actualmente utilizan el vidrio como interfaz, desde paneles solares hasta dispositivos electrónicos. Pero la verdadera revolución radica en 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.

De interés: Un techo transparente de madera que resalta el patrón de vetas de madera 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 biopolímero componente de las paredes celulares ( responsable de la solidez, la opacidad y el color de la madera, ed. ), 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 suave transparencia, 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 logrado 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, termorregulado

Las metodologías de proceso en este campo se actualizan constantemente, y algunas todavía se evalúan en términos de su impacto general. Sin embargo, la investigación publicada ofrece la esperanza de que en unos años estos nuevos materiales estén listos para implementarse en los proyectos de diseñadores y arquitectos.

KTH, en Estocolmo (el Royal Institute of Technology de Suecia), fue el primero en revelar los excelentes resultados obtenidos por el profesor Lars Berglund del WWSC (Wallenberg Wood Science Center, un socio de KTH), quien hizo que la madera fuera 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 corresponde con el de la madera, permiten que la luz se propague a través del material, que se vuelve translúcido . La investigación del WWSC tiene como objetivo principal poner en el mercado una alternativa de madera estructural al vidrio, adecuada para la creación de células solares que utilizarían un recurso renovable de bajo costo., con el beneficio ambiental adicional de la baja densidad y 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 detendrían en la filtración de luz. Además de la transparencia, esta nueva madera creada por investigadores suecos podría tener otros beneficios significativos, como la capacidad de  liberar o acumular calor  mucho mejor que el vidrio. “Trabajar en el tipo de relleno de los poros que quedan después de eliminar la lignina puede llevar a que se consigan propiedades térmicas de autorregulación muy interesantes”, explica Céline Montanari , miembro del equipo de Lars Berglund, en un artículo publicado en 2016, en la primeros días de su investigación.

Montanari se refiere al relleno que se está utilizando, que se basa en materiales de cambio de fase ( PCM ): “estos también se conocen como materiales de acumulación latente porque pueden cambiar de un estado sólido a un estado líquido, y viceversa. En otras palabras, estos rellenos, al pasar de una fase líquida a una sólida, liberan el calor que han almacenado o, por el contrario, pueden absorber calor. Esto significa que son capaces de almacenar grandes cantidades de calor”. Los PCM pueden ser orgánicos o inorgánicos, y el equipo sueco utilizó inicialmente un PCM biodegradable y no tóxico llamado polietilenglicol ( PEG ,  un polímero utilizado en cosmética y medicina, que se discutió recientemente con respecto a la producción de ciertas vacunas contra el covid-19 , ed. . ).

Sin embargo, 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 una base cítrica. bioplástico transparente como material de relleno”, como 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.

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 Estados Unidos, cuyos investigadores, liderados por el profesor Hu Lianbing , han obtenido madera translúcida utilizando una biorresina 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, el equipo con sede en EE. UU. ideó una técnica de eliminación de lignina de «cepillado químico» , que puede activar la transparencia en períodos 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, ed. ) del 90 por ciento, 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 a 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 interesantes aplicaciones para ventanas inteligentes y el uso como medio de interfaz en dispositivos electrónicos.

Madera de alta tecnología de base biológica

La búsqueda de materiales bio-de alta tecnología está en el corazón del proyecto francés Woodoo , financiado por la Unión Europea en 2017 a raíz de una propuesta del empresario, arquitecto y biólogo francés Timothée Boitouzet . Su empresa, también llamada Woodoo, trabaja en la nanotecnología de la celulosa para desarrollar nuevos materiales a base de madera con aplicaciones tecnológicas. Boitouzet explicado a CORDIS (el Servicio de Información sobre Investigación y Desarrollo de la Comunidad de la UE) que “Woodoo extrae selectivamente la lignina y la reemplaza con polímeros especiales. Los nuevos materiales presentan una resistencia mecánica, durabilidad, resistencia al fuego y propiedades ópticas sin precedentes. 

Descargar: La publicación, Productos forestales en la bioeconomía mundial.

Woodoo utiliza materiales de madera locales, incluidas especies de madera de baja calidad (haya, abedul, pino y álamo temblón), todos procedentes de bosques de la UE gestionados de forma sostenible en un radio de 300 km de la planta de fabricación. Al reemplazar los elementos de construcción primarios emisivos, los biomateriales de Woodoo consumirán 17 veces menos energíaque el vidrio, 130 veces menos que el acero y 475 veces menos que el aluminio. En lugar de un material primitivo que es la antítesis de la innovación y el diseño futurista, la madera se transforma a través de la tecnología en una nueva generación de materiales de base biológica, de alta tecnología y relativamente económicos que podrían cambiar profundamente nuestra relación con la tecnología . 

Con Woodoo, nuestro objetivo es trabajar en esta frontera, colaborando con fabricantes de diseño de automóviles de clase mundial”. Woodoo es también el nombre de uno de los productos de la empresa con sede en París: una madera de alta tecnología, translúcida y sensible al tacto con la transparencia del ámbar, desarrollada recientemente para producir interfaces digitales.

Al igual que la mesa transparente del estudio de diseño japonés Nendo , lanzada en la Feria Internacional del Mueble de Milán en 2011, otro proyecto de Japón, llamado mui , hizo su primera aparición en Milán para darse a conocer en la comunidad internacional del diseño. Esto sucedió durante la semana del diseño de la ciudad, luego de la conclusión de una campaña de Kickstarter en abril de 2019. Hoy, mui Lab  es una empresa emergente con sede en Kioto que se especializa en «interfaces tranquilas». Su producto estrella, el sistema de visualización mui, consiste en un panel de madera transparente interactivo que puede controlar dispositivos IoT y conectarse a Internet.

Cuando está apagado, mui parece un simple panel de madera dura, pero con un toque de los dedos sobre la superficie natural, se enciende una pantalla dentro del dispositivo que le permite regular la luz y la temperatura en su hogar inteligente, consultar las noticias y el clima, reproducir música, enviar y recibir mensajes de texto y de voz. Este proyecto se inspira en la filosofía taoísta de  mui shinzen , cuyo significado literal es similar a “no hacer nada”. Sin embargo, para mui Lab, como explica el cofundador y director ejecutivo Kaz Oki , «significa proponer una ‘tecnología tranquila’ que pueda aportar un sentido de la naturaleza a la vida digital actual aprovechando el poder de ingeniería y las tecnologías de vanguardia de la empresa». mui ha obtenido los derechos de propiedad intelectual de su panel interactivo de madera.

Entérese: Mui es un dispositivo desarrollado basado en la ley de «Diseño Tranquilo»

¿Y si, además de transparente, la madera también fuera líquida e imprimible en 3D?

En 2012, la marca de moda italiana Gucci , implementando las nuevas políticas de lujo sostenible de Safilo Group y Kering Eyewear, experimentó con la madera líquida . Este material nunca antes se había utilizado en este sector, y se desplegó para la producción de determinados modelos de gafas de sol, con el objetivo de sustituir los materiales plásticos tradicionales.

Naturalmente, la línea entre ser completamente sostenible y simplemente reducir la cantidad de material plástico utilizado está determinada por la posibilidad de garantizar, incluso en el caso de alimentos líquidos, una mezcla 100% de base biológica en formulaciones experimentales, donde, por Por ejemplo, la fibra de madera natural se une a materiales como el cáñamo o el lino mediante aditivos naturales, como las ceras. Los bioplásticos de madera líquida son materiales fabricados con materias primas 100 % renovables , donde la lignina desechada de la producción de papel (u otros residuos del procesamiento de la madera) se utiliza en combinación con otros materiales para obtener “pellets” imprimibles como con cualquier otro material plástico. Por lo tanto, estos son materiales de bajo impacto.

Uno de estos “materiales de madera líquida” de bajo impacto, desarrollado por los ingenieros del Instituto Fraunhofer de Alemania , se ha convertido en un material de comercialización masiva vendido por la empresa de biopolímeros Tecnaro a través de la marca Arboform . El material es biodegradable, combustible y resistente a la acción solar, pudiendo ser alterado para hacerlo ignífugo. Dada la alta producción de madera de algunos países europeos, especialmente en Escandinavia, países como Suecia han realizado importantes inversiones en este tipo de compuestos, basados ​​en residuos de procesamiento de madera y biopolímeros. Durasense , de Stora Enso, es otro ejemplo de estos nuevos materiales, creados con fibras y virutas de madera junto con polímeros de base biológica.

Los impresionantes resultados que se están obteniendo en la producción de bioplásticos, por un lado, y la reutilización de residuos naturales para reducir el impacto en los bosques, por otro, fomentan la creencia razonable de que los objetos de madera líquida impresos pronto podrían representar una excelente oportunidad para mejorar el medio ambiente . Diseño respetuoso para generar innovación. La madera líquida fabricada con materias primas 100 % renovables se puede moldear por inyección, extruir en láminas y, aunque todavía se encuentra en la fase experimental, está comenzando a encontrar aplicaciones en  el diseño de interiores  (muebles o partes del interior de los automóviles).

Lea: Impresión 3-D con la celulosa de la madera

Habiendo asumido el desafío de la tecnología, la madera empuja aún más su centro de gravedad desde la naturaleza hacia el diseño industrial . Hoy en día, es posible hacer un material imprimible en 3D de base biológica a partir de madera. Las mezclas de compuestos de madera imprimibles y materiales plásticos ya están disponibles desde hace algunos años para aplicaciones de diseño, pero todavía hay relativamente pocos materiales de madera 3D de base biológica.

En un artículo reciente , el investigador y arquitecto Blaine Brownell , experto en materiales sostenibles avanzados para la arquitectura y el diseño y director de la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Carolina del Norte, advierte que la madera impresa en 3D presenta una paradoja. A pesar de proporcionar una vía para la reutilización de los desechos del procesamiento de la madera, podría tener resultados ambientales negativos si los otros componentes en la mezcla, necesarios en el proceso de fabricación aditiva ( otro nombre para la impresión 3D, donde el material se agrega capa tras capa hasta el final ). se logra el volumen, ed. ), no se eligen con cuidado.

En su artículo, Brownell explica que, normalmente, los compuestos de madera y plástico (WPC) son materiales compuestos únicamente en un 30 o 35 por ciento de fibras de madera recicladas, mientras que el 70 o 65 por ciento restante está formado por copoliésteres o, en el mejor de los casos, , por ácido poliláctico (PLA, un poliéster de base biológica derivado de plantas como el maíz, el trigo o la remolacha, ed. ). Por el contrario, “los investigadores del WWSC crearon un medio imprimible a partir de nanofibrillas de celulosa mezcladas con hidrogel. Esta suspensión gelatinosa, compuesta por más del 95 por ciento de agua, es adecuada para imprimir estructuras tridimensionales que conservan su forma cuando se secan en condiciones controladas”.

Este sector pionero del diseño aún no está muy trabajado. Entre sus pocos exponentes encontramos a Forust Corporation , una empresa con sede en California que utiliza polvo de madera con aglutinantes derivados de residuos agrícolas reciclados. En colaboración con el think-tank creativo Emerging Objects , Forust ha creado una serie de estructuras experimentales de madera en 3D , con formas orgánicas originales. Los colores de estos objetos, sin embargo, se basan en tonos de la gama marrón y paja, mientras que las texturas y las vetas se mantienen lo más naturales posible.

Madera fiable, tan resistente como el hormigón y el acero

Otra innovación pionera en este campo, que ya está teniendo aplicaciones en el mundo real, es la madera estructural que se puede utilizar para construir rascacielos. Mjøstårnet, el rascacielos de madera más alto construido hasta el momento, se creó en Brumunddal, cerca de la capital de Noruega , Oslo, a partir de un proyecto de Voll Arkitekter estudio. La estructura de 85,4 metros de altura se construyó con madera contralaminada (CLT, donde los paneles aserrados sólidos se superponen en un patrón entrelazado para mayor resistencia), con columnas hechas de madera laminada encolada (glulam), elementos de piso hechos de chapa laminada madera y vigas de pérgola redondeadas para reducir las cargas de viento. Para ayudarlo a resistir las demandas estructurales, el edificio está anclado al lecho de roca hasta 56 metros bajo tierra y, a pesar de usar losas de concreto de 300 milímetros en sus pisos superiores para garantizar la estabilidad, produce un 65 por ciento menos de CO2 que el concreto y el acero.

Este es solo el primero de lo que será una nueva generación de arquitectura de madera a gran escala, que será una parte clave de las ciudades ecológicas. Los investigadores del Laboratorio de Investigación Sumitomo en Tsukuba, Japón, imaginan «ciudades transformadas en bosques a través de rascacielos de madera, ricos en espacios verdes». Esta idea es el núcleo de W350 , un proyecto tecnológico para construir un rascacielos de madera de 350 metros de altura para 2041, cuando Sumitomo Forestry celebrará el 350 aniversario de su fundación.

Diseñado por el estudio de arquitectura con sede en Tokio Nikken Sekkei , en colaboración con el Laboratorio de Investigación Tsukuba de Sumitomo , el rascacielos W350 será un híbrido de madera y acero. Asume la ambiciosa tarea de demostrar la confiabilidad de la madera en aplicaciones de alta tecnología y promover la recuperación de la industria maderera de Japón, que hoy en día se concentra en gran medida en la reforestación de áreas rurales. Un hilo ideal une el proyecto a la historia de Japón, cuya tradición creó templos como el Gran Santuario de Ise, muy querido por Carlo Scarpa.

Madera tan ligera como la espuma

En un experimento de diseño en la década de 1980, el diseñador italiano Marco Ferreri concibió Less Chair , una silla innovadora en la que se combinó una fina chapa de madera con una espuma expandida para obtener un asiento de madera «suave». Quince años más tarde, en 1996, la gama de sillas Laleggera , diseñada por Riccardo Blumer , fue producida gracias a las nuevas tecnologías de la industria automotriz, que Renato Stauffacher compró para la empresa de diseño italiana Alias, que él dirigía. La innovación surgió después de tres años de experimentación, aplicando la impresión de espuma de poliuretano en caliente a una estructura de madera dura súper liviana dentro de láminas de cinco milímetros de espesor, precortadas de acuerdo con la forma del asiento. La madera realizó así otro (aparente) hechizo mágico estructural, donde podrían coexistir solidez y extrema ligereza (la silla pesa 2 kg).

Treinta años después de esas innovaciones de diseño, la madera ahora puede ser realmente tan liviana como la espuma. La primera  madera ultraligera fue desarrollada hace unos años en Asia por un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur . El equipo creó un aerogel de celulosa derivado del procesamiento del papel: la pasta de celulosa, mezclada con un gas, genera una espuma sólida cuyo rendimiento es completamente comparable a las espumas expandidas a base de plástico.

Unos años antes, en Suecia, una startup llamada Cellutech (lanzada para actuar como un acelerador para el desarrollo de materiales innovadores a base de madera, en estrecha colaboración con socios industriales e investigadores en el WWSC de Estocolmo) creó un material expandido de base biológica renovable. y pasó a formar parte del Centro de Innovación de Biomateriales de Stora Enso . Finalmente, en 2020, se inauguró en Suecia la primera planta de producción de espuma de celulosa de alta resistencia a los impactos. Este nuevo material, elaborado a partir de madera renovable, es biodegradable y, por último, pero no menos importante, se puede reciclar junto con el papel y el cartón normales. Esto hace que la espuma de celulosa sea particularmente interesante en términos de diseño de productos que usamos todos los días.

Flexible, moldeable, cosible: la madera se convierte en un material de diseño

Solíamos referirnos a la madera en singular, pero ahora más que nunca la madera es un material que existe en una pluralidad de formas. Después de décadas de innovación dirigida a los materiales artificiales, con diseñadores que siempre buscaban un rendimiento superior, sin hacer distinción entre materiales con impactos mayores o menores, la madera ha llegado ahora a la vanguardia. Con sus muchas características de alta tecnología , la madera puede liderar un regreso extraordinario para los materiales naturales, donde las elecciones basadas en la silvicultura responsable son solo el punto de partida. Transparencia, resistencia, ligereza, moldeabilidad a diferentes escalas, pero sobre todo la creciente capacidad de alterar sus propiedades sin perder la matriz original, hacen que las nuevas maderas (y sus derivados) puedan ser protagonistas de una nueva y poderosa naturalidad, allanando el camino para el diseño responsable . En este contexto, estos materiales innovadores pueden contribuir, experimentando con nuevas cualidades y propiedades estéticas, al establecimiento de una nueva economía biocircular de vanguardia , sin olvidar la tradición.

Fuente: Lifegate.

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