Учёные заставили древесину поглощать углекислый газ из атмосферы и одновременно сделали её прочнее

Американские исследователи представили метод обработки древесины, который не только радикально повышает её прочностные характеристики, но и превращает строительный материал в эффективный инструмент для пассивного улавливания углекислого газа из атмосферы. Эта разработка открывает путь к созданию углеродно-негативных зданий, где сами стены и перекрытия будут способствовать борьбе с изменением климата.

Древесина нового поколения: прочнее стали и полезнее для планеты

Инновационная технология, разработанная в Университете Райса, бросает вызов традиционным представлениям о строительных материалах. Учёные смогли модифицировать обычную древесину, наделив её свойствами, которые позволяют конкурировать с бетоном и сталью по прочности на сжатие. Ключевым преимуществом нового материала является его двойная экологическая функция: сокращение выбросов за счёт замещения углеродоёмких материалов и активное поглощение CO₂ в течение всего срока службы.

Три этапа превращения: от сырья до высокотехнологичного композита

Процесс модификации состоит из нескольких последовательных стадий. Сначала из древесной структуры удаляется лигнин — природный полимер, отвечающий за жёсткость и цвет. Это достигается путём кипячения в специальном водном растворителе. После делигнификации материал тщательно высушивается, открывая поры и каналы в своей структуре.

На заключительном этапе подготовленная древесина пропитывается раствором, содержащим микрочастицы металло-органического каркаса CALF-20. Эти наночастицы заполняют освободившиеся полости, создавая прочный композит. CALF-20 обладает уникальным сочетанием свойств: он гидрофобен, что защищает древесину от влаги и гниения, и при этом обладает высокой селективностью к молекулам углекислого газа, выступая в роли эффективного сорбента.

Пассивное улавливание углерода как экономичная альтернатива

Большинство современных технологий улавливания CO₂ требуют значительных энергозатрат на прокачку воздуха через фильтры или химические растворы. Предложенный метод принципиально иной. Модифицированная древесина работает как пассивный поглотитель, не требующий внешнего источника энергии. Углекислый газ естественным образом связывается с частицами CALF-20 в процессе диффузии, превращая здания и сооружения в масштабные, распределённые системы очистки атмосферы.

Идея использования строительных материалов для секвестрации углерода не нова, однако предыдущие попытки часто сталкивались с проблемами низкой эффективности или высокой стоимости. Прорыв исследователей из Райса заключается в использовании уже существующей, хорошо изученной и производимой в промышленных масштабах металло-органической структуры CALF-20, что значительно удешевляет потенциальное внедрение. В то же время, замещение бетона и стали в строительстве само по себе является мощным климатическим действием, учитывая, что на производство цемента приходится около 8% глобальных выбросов CO₂.

Сейчас команда учёных переходит к фазе интенсивных испытаний, чтобы оценить долговечность, огнестойкость и поведение материала в реальных условиях. Успех этих тестов может привести к пересмотру строительных норм и появлению нового класса экологичных конструкционных материалов, которые будут не просто нейтральными, а активно полезными для окружающей среды.