О чём пишут научно-популярные журналы мира
Нам предстоит век деревянный
Стадии развития цивилизации обычно называют по главным материалам данной эпохи: каменный век, бронзовый век, за ним железный… Мы живём в веке, который можно назвать углеводородным, полагает английский журнал «New Scientist». Наш век держится на угле, нефти и газе. Они позволяют нам выплавлять сталь, вырабатывать цемент, синтезировать пластики. Но при этом человечество засоряет окружающую среду углекислым газом и другими отходами такой деятельности, включая очень устойчивые пластмассы. Пора с этим заканчивать, переходить на цикличную экономику с воспроизводящимся сырьём. Таким сырьём будет дерево (см. «Наука и жизнь», № 5, 2020 г., с. 40).
Этот материал растёт сам собой, если ему не мешать. Вдобавок в процессе роста он заключает в себя и выводит из атмосферы углекислый газ. Конечно, у древесины есть немало недостатков. Прежде всего, её трудно стандартизировать: всем известно, что берёза отличается по свойствам от дуба или сосны, да и две берёзовые доски могут различаться по механическим и прочностным свойствам. Но ведь неоднотипны и разные сорта нефти, железной руды, сырья для цемента. Их перерабатывают, получая материалы с заданными свойствами. То же можно делать и с деревом. Другие недостатки: древесина огнеопасна, она может растрескаться, сгнить, её едят жучки и грибки… Дерево кажется менее прочным, хотя современные деревянные материалы — многослойные клеёные панели не уступают бетону. Чтобы их получить, древесину (чаще всего бук и ель) пилят на тонкие пластины и склеивают их между собой под прессом таким образом, чтобы направление волокон в соседних слоях «бутерброда» было перпендикулярным, крест-накрест. Правда, клей, составляющий 5% веса панели, по-прежнему делают из нефти. Строительные детали из такого материала не горят. К тому же деревянное здание легче железобетонного почти втрое, значит, и фундамент может быть менее солидным.
Однако возможности дерева далеко не исчерпываются строительством. Ведь 30—50% древесины составляет целлюлоза в виде тонких длинных волокон, прочность которых приближается к кевлару — синтетическому материалу, из которого, в частности, делают бронежилеты, защитные перчатки, антипрокольные стельки. Ежегодно появляются порядка 5000 научных статей о разных вариантах применения целлюлозы, она уже сейчас заменяет нефтехимические материалы в красках, клеях, косметике, детских памперсах, даже в электронике. Ещё 30% древесины — лигнин, сложный полимер, добавляющий ей прочность. Остальное — так называемые гемицеллюлозы, углеводные материалы, связывающие между собой волокна целлюлозы. Эти три компонента и придают дереву его свойства.
Над тем, как можно использовать каждый из компонентов, задумываются в Швеции. Несколько лет назад сотрудники Центра исследований древесины в Стокгольме изобрели способ извлечения пигментов из дерева, получив прозрачный материал типа оконного стекла, но с лучшими теплоизоляционными свойствами. Некоторые компании работают над созданием из древесины материала для бутылок вместо пластмассы. Финны изобрели «деревянную пластмассу», изделия из которой штампуют на обычных прессах для пластмасс. Состав — 88% опилок, стружек и несортовой древесины и 12% клея, получаемого из отходов сахарного тростника. Как и обычная пластмасса, годится для переработки в новые изделия. Удалив из дерева половину лигнина и подвергнув остаток высокому давлению, в США изготовили «супердревесину», которая прочнее стали и сплавов титана. При падении на цементный пол она звенит, как стальная. Рассматривается применение её в автомобилях, самолётах и космической технике.
Словом, наше знакомство с деревом как материалом только начинается.
