Los científicos lograron inducir y controlar el proceso de luminiscencia en madera de balsa, un material de baja densidad.
Cómo hacer que la madera brille
Dado que en los bosques suizos se están plantando cada vez más árboles caducifolios, cuya madera a menudo se quema directamente, las ideas innovadoras son muy necesarias para aprovechar la madera dura de manera más sostenible. Los investigadores de Empa están equipando la madera con nuevas funcionalidades. Su último avance: madera que puede brillar en la oscuridad.
Con el objetivo de combatir el cambio climático y al escarabajo de la corteza, se están plantando más árboles caducifolios en los bosques suizos. Su madera debe utilizarse varias veces antes de convertirse en leña, liberando así nuevamente el CO₂ previamente almacenado en la atmósfera. Sin embargo, actualmente la madera dura se usa con demasiada frecuencia directamente para calefacción. Por ello, se necesitan ideas innovadoras para un uso en cascada más sostenible. Una posibilidad es dotar al material natural de nuevas propiedades técnicas, como hacerla magnética, impermeable o capaz de generar electricidad.
Un equipo liderado por el investigador Francis Schwarze, del laboratorio de Celulosa y Materiales de Madera de Empa en St. Gallen, está desarrollando un nuevo tipo de material compuesto basado en madera dura: madera luminosa. Además de aplicaciones técnicas, esta madera luminosa podría transformarse en muebles de diseño o joyería.
Materiales vivos entrelazados
Esto ha sido posible gracias a un parásito: el hongo Armillaria mellea, conocido como seta de miel, que causa pudrición blanca en los árboles y es, por lo tanto, considerado una plaga. Algunas especies de este hongo producen una sustancia natural llamada luciferina, que se estimula para brillar mediante un proceso enzimático de dos etapas. La madera permeada por hilos fúngicos emite así una luz verde.
«La madera luminosa de forma natural fue descrita por primera vez hace alrededor de 2.400 años por el filósofo griego Aristóteles«, comenta Schwarze. Estructuralmente, esta combinación entre hongo y madera puede describirse como un biohíbrido natural, una mezcla de materiales vivos. «Los materiales compuestos artificiales de este tipo serían interesantes para muchas aplicaciones«, afirma el investigador de Empa. Sin embargo, lo que la naturaleza parece lograr sin esfuerzo ha sido, hasta ahora, un desafío para la biotecnología. Por primera vez, el equipo de Empa ha logrado inducir y controlar este proceso en laboratorio.
De los bosques al laboratorio
El biotecnólogo Francis Schwarze localizó los hongos luminiscentes en la naturaleza, los analizó en laboratorio y descifró su código genético. Entre las especies estudiadas, el hongo sin anillo (Desarmillaria tabescens) resultó ser particularmente efectivo. Tras realizar pruebas preliminares con diferentes tipos de madera, Schwarze eligió madera de balsa (Ochroma pyramidale), conocida por su baja densidad.
Mediante espectroscopia, los investigadores observaron cómo el hongo degrada la lignina de las muestras de madera de balsa, un componente responsable de la rigidez y la resistencia a la compresión. Sin embargo, los análisis de difracción de rayos X mostraron que la estabilidad de la madera no se ve afectada: la celulosa, que proporciona resistencia a la tracción, permaneció intacta.
Un entorno húmedo como requisito
El biohíbrido de hongo y madera alcanza su máxima luminosidad tras una incubación de tres meses. El hongo Desarmillaria requiere un entorno particularmente húmedo: las muestras de madera de balsa absorbieron ocho veces su peso en humedad durante este tiempo. La reacción enzimática se activa al contacto con el aire, y el brillo alcanza su esplendor máximo después de unas diez horas, emitiendo una luz verde con una longitud de onda de 560 nanómetros, según determinó la investigadora de Empa Giorgia Giovannini durante análisis de espectroscopía de fluorescencia.
Actualmente, el proceso dura aproximadamente diez días. «Estamos optimizando los parámetros de laboratorio para incrementar aún más la luminosidad en el futuro«, señala Giovannini. El objetivo es ampliar las aplicaciones de esta tecnología, desde el diseño de interiores hasta su uso en productos tecnológicos, fomentando un aprovechamiento sostenible de la madera dura.
Vía www.empa.ch
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