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Cientistas nos Estados Unidos criam madeira reforçada que mantém a leveza e flexibilidade do material original, oferecendo uma alternativa ecológica ao aço e ao concreto.
Pesquisadores encontraram uma nova maneira de tornar a madeira mais resistente sem comprometer suas características naturais.
O segredo está na ferrihydrite, um mineral de ferro em escala nanométrica, que foi incorporado em carvalho-vermelho por meio de um processo químico simples.
O resultado é um material durável, leve e flexível, com potencial para substituir o aço e o concreto em várias aplicações.
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Madeira fortalecida ao nível celular
A descoberta surgiu do trabalho de pesquisadores da Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação da Florida Atlantic University, em parceria com a Universidade de Miami e o Laboratório Nacional de Oak Ridge.
A equipe estudou como adicionar minerais duros e seguros em nanoescala poderia fortalecer as paredes celulares da madeira sem aumentar seu peso ou causar danos ao meio ambiente.
A madeira utilizada foi o carvalho-vermelho, uma espécie comum na América do Norte.
Os cientistas escolheram esse tipo por ser uma madeira nobre porosa em anel, característica presente em árvores de folhas largas como bordo, cerejeira e nogueira.
Essas árvores possuem grandes vasos em forma de anel que transportam água da raiz às folhas, o que facilitou a infusão do material químico.
Uso de mineral comum e processo ível
O reforço foi feito com ferrihydrite, um oxihidróxido de ferro encontrado normalmente em solos e águas.
Para obtê-la, os pesquisadores misturaram nitrato férrico com hidróxido de potássio, criando um mineral nanocristalino que foi inserido na madeira.
O método foi descrito como simples, barato e seguro.
Segundo o estudo, publicado no periódico ACS Applied Materials and Interfaces, o tratamento fortaleceu as paredes celulares internas da madeira sem prejudicar sua estrutura externa.
Mesmo após a alteração química, a madeira manteve seu comportamento natural, como flexibilidade e resistência ao dobramento.
Resistência aumentada, peso quase igual
Os testes demonstraram que a madeira tratada ganhou durabilidade significativa com somente uma leve adição de peso.
Um ponto importante do estudo foi que, embora as paredes internas tenham ficado mais fortes, as conexões entre as células da madeira foram suavemente enfraquecidas.
Isso fez com que a estrutura maior da madeira permanecesse com propriedades próximas às originais, mantendo como se dobra ou quebra.
Essa característica é considerada essencial para aplicações práticas, já que materiais usados em construção precisam ser fortes, mas também leves e flexíveis.
O equilíbrio entre rigidez interna e flexibilidade externa torna o material promissor para uso em edifícios, móveis e até pisos.
Técnicas avançadas de análise
Para avaliar os efeitos do tratamento, os pesquisadores aplicaram testes de alta precisão.
Um deles foi a microscopia de força atômica (AFM), que permite analisar a madeira em escala extremamente pequena.
Usando uma técnica chamada AM-FM, os cientistas vibraram a ponta do microscópio em duas frequências diferentes para obter imagens detalhadas e medir propriedades como elasticidade e viscosidade.
Além disso, foram feitos testes de nano indentação com microscópio eletrônico de varredura.
Pequenas sondas foram pressionadas contra a madeira para medir sua reação à força.
Por fim, os cientistas também testaram peças inteiras de madeira, comparando amostras tratadas e não tratadas, em testes de dobra e resistência à ruptura.
Materiais de base biológica ganham espaço
A madeira é um dos recursos renováveis mais produzidos no mundo. Estima-se que a produção global anual seja de cerca de 181,5 bilhões de toneladas.
Por isso, a possibilidade de torná-la mais resistente e útil sem perder seu caráter ecológico é um avanço importante na busca por alternativas sustentáveis aos materiais tradicionais da construção.
Segundo a professora Vivian Merk, da FAU, entender o comportamento da madeira em diferentes escalas é essencial. “A madeira, como muitos materiais naturais, possui uma estrutura complexa com diferentes camadas e características em escalas variadas”, explicou.
“Para testar nossa hipótese — de que adicionar pequenos cristais minerais às paredes celulares as fortaleceria — empregamos vários tipos de testes mecânicos tanto em nanoescala quanto em escala macroscópica.”
A pesquisadora afirmou que a abordagem integrada, combinando análises microscópicas com testes em peças inteiras, foi fundamental para entender o verdadeiro impacto do tratamento com ferrihidrita.
Avanço em direção à construção sustentável
Para a reitora da Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação, Stella Batalama, a pesquisa representa um marco. Ela afirmou que o trabalho é um “avanço significativo na ciência de materiais sustentáveis” e que contribui diretamente para práticas mais ecológicas no setor da construção civil.
O reforço da madeira por métodos de baixo impacto ambiental pode substituir o uso de materiais poluentes como o concreto e o aço.
Essa substituição é estratégica, pois contribui com a redução das emissões de carbono e com a geração de menos resíduos.
“Estamos preparando o terreno para uma nova geração de materiais de base biológica que têm o potencial de substituir materiais tradicionais como aço e concreto em aplicações estruturais”, afirmou Batalama.
Ela destacou ainda que o impacto do estudo vai além da engenharia. “Contribui para os esforços globais de redução de emissões de carbono, diminuição de resíduos e adoção de soluções sustentáveis inspiradas na natureza.”
Os pesquisadores acreditam que, com tratamentos químicos apropriados, é possível aplicar essa mesma técnica a outros materiais vegetais.
Isso pode ampliar ainda mais o uso de recursos renováveis na construção de edifícios, pontes e móveis.
A união de ciência e sustentabilidade mostra que, mesmo com processos simples, é possível transformar o futuro dos materiais de construção.
