ESTUDIO DEL MÉTODO DE OBTENCIÓN DE MADERA ÓPTICAMENTE TRANSPARENTE - Soledad Pinilla, Iván Javier; Llorente Martínez, Alexis Emir (Encuentro Internacional de Educación en Ingeniería, 2017)
1. Descripción del Proyecto El mayor consumo mundial de energía se utiliza en la iluminación y acondicionamiento de interiores. El objetivo del presente trabajo es estudiar el proceso de obtener madera ópticamente transparente a partir de la madera balso (Ochroma pyramidale) para que sea una alternativa del vidrio. La madera transparente puede tener las siguientes ventajas con respecto al vidrio: resistencia al impacto y aislamiento térmico. Además de su desempeño estructural presenta ventajas decorativas. El proceso consistió en tres pasos: proceso de deslignificación con una solución de NaOH y Na2SO3; blanqueo químico con H2O2 e Infiltración de una resina epóxica cuyo índice de refracción coincide con el de la pared celular. Se evaluó el efecto del tiempo de tratamiento, la temperatura y los ciclos de vacío en las diferentes etapas del proceso. Además se estudió la cinética del proceso de deslignificación. La morfología superficial de la madera antes y después de la infiltración polimérica se estudió mediante microscopía electrónica de barrido. Las mediciones FTIR se realizaron para estudiar los cambios químicos y la espectroscopia UV-Vis para cuantificar los cambios de las propiedades ópticas. La madera transparente resultante es un candidato potencial para materiales de construcción transmisores de luz para ventanas transparentes de celdas solares. 2. Fecha Inicio: Agosto del 2016 y el proyecto continua a la fecha de hoy. 3. Alcance del Proyecto Para el caso del proyecto se escogió la madera balsa (Ochroma pyramidale), una madera blanda con un bajo contenido de lignina que facilita el proceso de deslignificación. Para la deslignificación se usó una solución de NaOH y Na2SO3 de acuerdo al proceso Kraft. Para el blanqueo químico de la madera se usó peróxido de hidrógeno y posteriormente para la infiltración usamos una resina epóxica transparente y brillante sometida a ciclos de vacío. 4. Resultados Alcanzados Luego de pasar la madera por las diferentes etapas de tratamiento se medió la transmitancia óptica de la madera balsa no tratada, madera deslignificada y blanqueada variando la concentración de solución de blanqueo y por último para la madera transparente de un grosor de 3 mm en un amplio intervalo de longitudes de onda (longitud de onda visible) de 300 nm a 1000 nm. Se pudo observar que la madera sin tratar muestra el 0% de transmisión. Esto se debe a la presencia de celulosa, lignina y hemicelulosa que absorben toda la luz. Sin embargo, las muestras de madera blanqueadas mostraron un valor de transmitancia de 48% por encima de 800 nm y las muestras de madera transparentes una transmitancia de 70%. Además, se pudo establecer que el porcentaje de transmisión también es función del grosor de la muestra. Esta variación en la cantidad de transmitancia se debe a una atenuación debida a la absorción y dispersión del haz de luz. La medición se hizo tomando como referencia al vidrio. Por lo tanto, la mayor transmitancia de la madera transparente puede conducir al desarrollo de nuevas ventanas de madera transparente en comparación con las ventanas de plástico y vidrio. 5. Proyección a Futuro del Proyecto Se espera en un futuro poder trabajar con maderas más densas como el cedro ya que estas presentan un mayor contenido de lignina y los procesos de deslignificacion y blanqueo serán objeto de una investigación más amplia que nos permita tratar otros tipos de maderas tropicales. Además, el tamaño de las muestras de madera también juega un papel importante ya que al poder trabajar distintos grosores, y tamaños más grandes, aumentaría la cantidad de usos que se le podría dar a la madera transparente.