Naukowcy opracowali zrównoważone materiały budowlane, modyfikując genetycznie topole, aby uzyskać drewno o wysokiej wydajności

Badania przeprowadzone przez University of Maryland zapoczątkowują nową erę drewna modyfikowanego, które ma szansę znacząco ograniczyć wpływ na środowisko, a jednocześnie wzmocnić działania na rzecz sekwestracji dwutlenku węgla.

Tradycyjne drewno konstrukcyjne, znane z tego, że może zastąpić energochłonne materiały, takie jak stal czy beton, od zawsze wymagało obróbki chemicznej, która stwarzała zagrożenie dla środowiska i generowała znaczną ilość odpadów.

Drzewa o mniejszej zawartości ligniny

Badaczom pod przewodnictwem profesora Yiping Qi udało się edytować kluczowy gen w topolach, znany jako 4CL1, co skutkuje drzewami, które naturalnie rosną z 12,8% mniejszą zawartością ligniny. Lignina, składnik drewna, zazwyczaj musi być chemicznie usuwana, aby poprawić właściwości strukturalne drewna do zastosowań przemysłowych.

„Sekwestracja dwutlenku węgla jest kluczowa w naszej walce ze zmianą klimatu, a takie drewno inżynieryjne może znaleźć wiele zastosowań w przyszłej biogospodarce” – zauważył profesor Qi z Wydziału Nauk o Roślinach i Architektury Krajobrazu UMD.

Genetycznie modyfikowane topole, uprawiane obok niemodyfikowanych drzew w kontrolowanych środowiskach, nie wykazały żadnych zauważalnych różnic we wzroście ani strukturze przez sześć miesięcy. To pokazuje, że genetycznie edytowane drewno jest zrównoważoną alternatywą dla chemicznie traktowanych odpowiedników.

Naukowcy, w tym ekspert w dziedzinie nauk materiałowych, profesor Liangbing Hu, wyprodukowali próbki sprasowanego drewna zarówno z modyfikowanych, jak i niemodyfikowanych topoli. Genetycznie modyfikowane drewno wykazało wytrzymałość podobną do chemicznie przetworzonego drewna naturalnego, przewyższając nieobrobione drewno o ponad 1,5 raza pod względem gęstości i wytrzymałości. Jego wytrzymałość na rozciąganie dorównywała wytrzymałości stopu aluminium 6061, co świadczy o jego potencjale jako materiału budowlanego.

Jak przebiega ten proces?

Proces ten polega na namoczeniu drewna w wodzie pod próżnią i prasowaniu go na gorąco, co znacznie zmniejsza jego grubość, a jednocześnie zwiększa gęstość włókien. Niższa zawartość ligniny w genetycznie modyfikowanym drewnie pozwala komórkom na mocniejsze ściskanie, zwiększając jego integralność strukturalną bez konieczności interwencji chemicznej.

Implikacje są głębokie dla branż poszukujących zrównoważonych rozwiązań pośród globalnych wyzwań klimatycznych. Drewno inżynieryjne pochodzące z genetycznie modyfikowanych topoli nie tylko zmniejsza zależność od obróbki chemicznej i energochłonnych procesów, ale także oferuje trwałe rozwiązanie w zakresie magazynowania węgla.

W obliczu wzmożonych wysiłków na rzecz ograniczania emisji dwutlenku węgla, innowacje takie jak te obiecują zmienić rynek materiałów budowlanych, wskazując drogę do bardziej zielonej i zrównoważonej przyszłości.

Dzięki dalszym badaniom i rozwojowi drewno konstrukcyjne mogłoby potencjalnie zmienić praktyki budowlane na całym świecie, oferując realną alternatywę, która łączy wzrost gospodarczy z troską o środowisko.