ให้ความรู้เรื่องไม้

วัสดุโครงสร้างอย่างเหล็กหรือซีเมนต์มีราคาสูงทั้งในรูปของดอลลาร์และการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ การก่อสร้างและการใช้อาคารคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 40% ของการปล่อยมลพิษ การพัฒนาทางเลือกที่ยั่งยืนสำหรับวัสดุที่มีอยู่สามารถช่วยลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ มูฮัมหมัด เราะห์มาน และผู้ทำงานร่วมกันทำงานเพื่อแก้ไขปัญหาทั้งสองอย่างพร้อมกัน พบวิธีรวมโมเลกุลของวัสดุที่มีรูพรุนที่เป็นผลึกดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปในเนื้อไม้ ตามผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Cell Reports Physical Science "ไม้เป็นวัสดุโครงสร้างที่หมุนเวียนและยั่งยืน ซึ่งเราใช้กันอย่างกว้างขวางอยู่แล้ว" เราะห์มานกล่าว "ไม้เอ็นจิเนียร์ของเรามีความแข็งแกร่งมากกว่าไม้ทั่วไปที่ไม่ผ่านการบำบัด" เพื่อให้บรรลุผลสำเร็จ ขั้นแรกเครือข่ายของเส้นใยเซลลูโลสที่ให้ความแข็งแรงแก่ไม้จะถูกกำจัดออกผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการแยกส่วน "ไม้ประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญสามอย่าง ได้แก่ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน" เราะห์มานกล่าว "ลิกนินคือสิ่งที่ทำให้ไม้มีสีสัน ดังนั้นเมื่อคุณนำลิกนินออก ไม้จะไม่มีสี การกำจัดลิกนินเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างง่าย ซึ่งเกี่ยวข้องกับการบำบัดทางเคมีสองขั้นตอนโดยใช้สารที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม หลังจากกำจัดลิกนินแล้ว เราจะใช้สารฟอกขาว หรือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อกำจัดเฮมิเซลลูโลส" จากนั้น นำ ไม้ ที่ตกแต่งแล้วไปแช่ในสารละลายที่มีอนุภาคขนาดเล็กของโครงร่างโลหะอินทรีย์ หรือ MOF หรือที่รู้จักในชื่อ Calgary framework 20 (CALF-20) MOFs เป็นวัสดุดูดซับที่มีพื้นที่ผิวสูงซึ่งใช้สำหรับความสามารถในการดูดซับโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่รูขุมขน Soumyabrata Roy นักวิทยาศาสตร์การวิจัยข้าวและผู้เขียนนำของการศึกษากล่าวว่า "อนุภาคของ MOF สามารถเข้าไปในช่องเซลลูโลสได้อย่างง่ายดายและติดเข้ากับพวกมันผ่านปฏิกิริยาพื้นผิวที่ดี" MOFs เป็นหนึ่งในหลาย ๆ เทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนที่พัฒนาขึ้นเพื่อจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของมนุษย์ "ในขณะนี้ ไม่มีสารตั้งต้นที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและยั่งยืนสำหรับการใช้วัสดุดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์" เราะห์มานกล่าว "ไม้ที่ปรับปรุง MOF ของเราเป็นแพลตฟอร์มรองรับที่ปรับเปลี่ยนได้สำหรับการปรับใช้ตัวดูดซับในการใช้งานกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่างๆ" "MOFs ที่มีอยู่หลายแห่งไม่เสถียรมากนักในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน" รอยกล่าว "บางชนิดไวต่อความชื้นมากและคุณไม่ต้องการให้เป็นวัสดุที่มีโครงสร้าง" อย่างไรก็ตาม CALF-20 ได้รับการพัฒนาโดยศาสตราจารย์ George Shimizu จากมหาวิทยาลัย Calgary และผู้ทำงานร่วมกัน มีความโดดเด่นทั้งในแง่ของระดับประสิทธิภาพและความอเนกประสงค์ภายใต้สภาพแวดล้อมที่หลากหลาย Roy กล่าว เราะห์มานกล่าวว่า "การผลิตวัสดุที่มีโครงสร้าง เช่น โลหะหรือซีเมนต์เป็นแหล่งสำคัญของการปล่อยคาร์บอนในภาคอุตสาหกรรม "กระบวนการของเราง่ายกว่าและ 'เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม' ทั้งในแง่ของสารที่ใช้และผลพลอยได้จากการแปรรูป "ขั้นตอนต่อไปคือการกำหนดกระบวนการอายัดรวมถึงการวิเคราะห์ทางเศรษฐกิจโดยละเอียดเพื่อทำความเข้าใจความสามารถในการขยายขนาดและความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์ของวัสดุนี้" เขากล่าวเสริม เราะห์มานเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์วิจัยด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมนาโนในโรงเรียนวิศวกรรมจอร์จ อาร์. บราวน์ของไรซ์ รอยเป็นนักวิทยาศาสตร์วิจัยด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมนาโนที่ไรซ์