חוקרים משבדיה: בתים מעץ שקוף יסייעו לחסוך באנרגיה, והחומר עשוי לאפשר פיתוח תאים סולריים יעילים יותר

מי שביקר אי פעם בסקנדינביה (או לחלופין, בחנויות איקאה) התרשם בוודאי מהעיצוב המינימליסטי של הבתים ובשימוש הרב שנעשה בעץ כחומר גלם. הסקנדינבים בולטים גם ביכולתם לנצל את האור הטבעי, שהוא מצרך נדיר במהלך החורפים הארוכים והקרים של ארצות הצפון. הם עושים את זה באמצעות חלונות רבים וגדולים וחומרים מחזירי אור. לכן אין פלא שדווקא חוקרים מהמכון המלכותי לטכנולוגיה בשטוקהולם (KTH) הצליחו לפתח עץ שקוף שיכול לשמש כחומר בנייה ולחסוך בהוצאות התאורה.

בנייני מגורים ומקומות עבודה אחראים כיום ל-40-30 אחוז מצריכת האנרגיה העולמית, בשל השימוש הגובר במיזוג אוויר, חימום מים ותאורה מלאכותית. צריכת האנרגיה ממשיכה לגדול עם הפיתוח הכלכלי הרב של העולם. על כן נעשים מאמצים ניכרים לפתח מבנים יעילים יותר מבחינה אנרגטית, שיצמצמו את הוצאות התאורה והחימום. אחת הדרכים היא שימוש בחומרים שקופים, שעשויים להוביל לחיסכון בהוצאות על תאורה מלאכותית. במילים אחרות, אילו הקירות שלנו היו שקופים, לא היינו צריכים כל כך הרבה מנורות.

חומרים שקופים מעץ אינם פיתוח חדש, אולם עד כה הם שימשו בעיקר לחקר תכונות העץ ולא כחומרי גלם לבנייה. פרופ׳ לארס ברגלונד (Berglund) ועמיתיו ב-KTH מדווחים בכתב העת Biomacromolecules על דרך חדשה ליצור חומר בניין שקוף מעץ. החוקרים השתמשו בפיסות קטנות של עץ בלזה (Balsa, Ochroma pyramidale), וסילקו מהן את הליגנין – פולימר מבני בצמחים שמצוי בעיקר בדופן התא וחוסם 95-80 אחוז מהאור.

הסרת הליגנין נעשתה בתהליך כימי שכלל את ייבוש העץ, חימום השבבים עם חומרים ממסים ואז שטיפה בממסים אחרים ובמים. הסרת הליגנין לא פגמה במבנה של שבבי העץ, אך גם לא הפכה אותו שקוף, אלא לבן, שכן האור בתוכו מתפזר. לכן הוסיפו החוקרים לעץ תרכובת אורגנית שקופה בשם מתיל מתאקרילט, שמשמשת לייצור זכוכית אקרילית (המוכרת בשמות המסחריים פרספקס או פלקסיגלס). הוספת התרכובת יצרה חומר שקוף למחצה, חזק כפליים מפרספקס וגם אלסטי יותר.

מסקידינביה למדבר
אצלנו במזרח התיכון לא חסר אור טבעי, ולא בטוח שקירות שקופים יסייעו לנו להפחית את צריכה האנרגיה. אולי הם אפילו יגרמו להתחממות עודפת של מבנים ויגדילו את הוצאות האנרגיה בשל הצורך במיזוג אוויר.אם כן, איך אפשר לחסוך אנרגיה באזורים עתירי אור? הפתרון הוא שימוש בתאים סולריים, שמנצלים את קרינת השמש והופכים אותה לחשמל.

אנרגיה סולרית נחשבת לאנרגיה ירוקה: היא מתחדשת, זמינה ונקייה. עם זאת, היעילות של מרבית התאים הסולריים עומדת כיום על 30-25 אחוז בלבד. היעילות מושפעת מגורמים רבים, ביניהם מידת בליעת האור של החומרים, משקלם ועוד.

כאן נכנס לתמונה העץ השקוף למחצה. מכיוון שהחומר אינו שקוף לחלוטין, הוא כולא בתוכו אור. יתר על כן, פיזור האור ברקמת העץ מאריך את זמן הכליאה שלו בתוך החומר. לדברי החוקרים, שילוב העץ השקוף למחצה בתאים סולריים עשוי להגדיל את יעילותם, משום שכליאה ממושכת של אור מאפשרת אינטראקציה טובה יותר בינו לבין החומר הפעיל בתא הסולרי.

"עץ שקוף הוא חומר טוב לתאים סולריים, מכיוון שהוא זול, זמין ועשוי ממשאבי טבע מתחדשים", אומר ברגלונד. לדבריו, הוא ועמיתיו מנסים כעת להגביר את השקיפות של החומר ולהתאים את תהליך הייצור לסוגים שונים של עץ וגם לתהליכי ייצור בקנה מידה מסחרי.