Энергонезависимые дома и отделочные материалы без химикатов из дерева

Человек в деревянном помещении будет чувствовать себя теплее, чем, например в каменном при фактически равной там и там температуре. А значит, это позволяет обладателю деревянной постройки существенную экономить на отоплении

На создание искусственный среды вокруг человека расходуется половина природного сырья, производимого во всем мире, и одна треть мировых выбросов парниковых газов. Для сравнения, воздушные перевозки по выбросам парниковых газов в мировом масштабе занимают долю в 2,4%.

Осознание этого побуждает людей искать более устойчивые, с точки зрения расходования природных ресурсов, строительные решения.

Больше, чем копия бетонных конструкций

«Дерево - это прекрасный готовый строительный материал, который произрастает в лесах при минимальном участии человека и имеет множество неизвестных или недостаточно используемых положительных природных свойств».

Например, в Финляндии около 90% частных домов строят из дерева. Из древесины строится одна пятая часть общественных зданий, таких как школы и детские сады, пять процентов многоэтажных зданий в стране также построены из дерева.

В этом плане есть место для роста. Леса Финляндии за один только летний день производят такой объем древесины, который может покрыть все существующие потребности страны в этом материале при строительстве жилья.

Но для чего надо увеличивать деревянное строительство?

Самая важная причина - это сохранение окружающей среды, особенно необходимость борьбы с изменением климата.

Производство строительных изделий является причиной десятой части глобальных выбросов двуокиси углерода, причем более 90% из них связаны с производством стали и цемента для строительства. Цемент - ключевой компонент бетона, а бетон - самый используемый строительный материал в мире. Бум пригородного строительства в западных странах в 1960-х годах не обошел и Финляндию. Теперь в каждом финском городе можно найти производителя бетонных модулей и других строительных конструкций.

Углеродный след строительства бетонного многоэтажного дома на 75% выше, чем у деревянной конструкции. Теперь финское правительство, взявшее на себя обязательство выполнять жестко поставленные климатические задачи, планирует удвоить объем деревянного строительства в течение следующих четырех лет.

«Есть надежда, что деревянные здания не станут копировать бетонные дома. Вместо этого необходимо не только использовать положительные и уникальные свойства древесины, но и учитывать ограничения в ее использовании».

Уникальные свойства древесины как строительного материала

Древесина как строительный материал легкая и прочная. Самым высоким на сегодня деревянным зданием в мире является 18-этажная башня Мьосторнет, находящаяся в Брумунддале, Норвегия, высота которой составляет 85 метров. Деревянные небоскребы высотой до 300 метров планируются возвести в Токио и Лондоне.

На строительство жилья приходится до четверти мировых выбросов углекислого газа. Дерево имеет низкую теплопроводность и способно противостоять влаге, что снижает потребность в вентиляции и обогреве помещения. Среди прочего, исследования показали, что температура ощущения внутри помещений, отделанных деревом, на два градуса выше, чем в облицованных другими материалами. То есть человек в деревянном помещении будет чувствовать себя теплее, чем, например в каменном при фактически равной там и там температуре. А значит, это позволяет обладателю деревянной постройки существенную экономить на отоплении.

Эффективное использование природных свойств древесины требует повышения квалификации архитекторов и изменения отношения строителей к этому материалу.

На рынке появляются проекты полностью автономных в энергетическом плане деревянных домов. В них дерево используется повсюду, от герметичных оконных рам до целлюлозной изоляции строительных конструкций, от внешней решетчатой структуры здания до деревянной внутренней его облицовки.

Помимо экономии энергии, деревянные конструкции имеют еще одно преимущество. Растущее дерево поглощает атмосферный углекислый газ, который может удерживаться в деревянных конструкциях десятилетиями и даже столетиями. В деревянных конструкциях среднего финского деревянного дома в пересчете на одну обычную семью хранится около 30 тонн углекислого газа. Это эквивалентно количеству выбросов двуокиси углерода, сделанных средним автомобилистом более чем за десятилетие.

Дерево по цвету как крылья бабочки

Биомасса, из которой состоит древесина (лигноцеллюлоза) - это природный композитный материал, состоящий из воды, целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Целлюлоза обеспечивает структуру, гемицеллюлоза гибкость, а лигнин служит клеем, соединяющим все компоненты вместе.

Деревянные панели, которые блестят и светятся разными оттенками. Цвет создается светоотражающими наноструктурами, как в случае с некоторыми из самых ярких цветов природы, обнаруживаемых в перьях павлина или крыльях бабочек. Фото: Валерия Азовская

Люди в промышленном масштабе перерабатывает целлюлозу для нужд бумажной, упаковочной и других отраслей экономики. Гемицеллюлоза и лигнин в основном сжигаются для выработки энергии.

Однако лигнин можно также использовать для замены ископаемых материалов и вредных химикатов. Например, его можно применять в качестве замены клея на основе формальдегид-фенольных смол, которые используются для производства фанеры, структурно-изолированных панелей (СИП) и ламинированных изделий. Лигнин также может использоваться в качестве естественного антикоррозийного средства, а также в качестве сырья для производства углеродных волокон и биопластиков.

Древесина является «зеленым» золотом Финляндии уже более века, а на лесную промышленность приходится пятая часть национального экспорта, и в ней непосредственно занято более 42 000 человек. И стоимость экспорта при использовании того же количества древесины можно было бы удвоить, производя продукцию с более высокой добавленной стоимостью.

Используя для производства материалов из древесины крошечную наноцеллюлозу, можно получить еще более легкий, прочный и податливый материал. Исследователи смешали наноцеллюлозу, опилки и красители для изготовления литой древесины, а также использовали наноцеллюлозу для ламинирования поверхностей и получили панели с большей прочностью на изгиб, чем плиты из гипса или даже МДФ.

Литое дерево. Фото: Eeva Suorlahti

Но самый великолепный пример - деревянные панели, которые блестят и светятся разными оттенками.

Глянцевые краски обычно изготавливаются с использованием токсичных пигментов, металлических мембран или материалов на основе пластика. Цвета, изготовленные с использованием наноцеллюлозы, вообще не содержат цветных пигментов, поскольку цвет вместо этого создается светоотражающими наноструктурами, как в случае с некоторыми из самых ярких цветов природы, обнаруживаемых в перьях павлина или крыльях бабочек. Цветные поверхности на 100% биоразлагаемы, нетоксичны и не выгорают на солнце.

Источник: Aalto University