Vědci našli způsob, jak stavět budovy téměř neomezené výšky. Ze dřeva!

V praxi jsme se tak trochu oklikou dostali k možnému způsobu, jak stavět budovy ze dřeva prakticky neomezené výšky. Pojďme se podívat trochu podrobněji, jak na to badatelé přišli. Příběh objevu molekulárního lepidla začíná v laboratořích prestižních britských univerzit v Cambridge a ve Warwicku. A v obou bádá profesor Dupree nad funkcemi jednotlivých molekul celulózy. Nenechte se zmást dublováním, profesor Ray Dupree z Warwicku je totiž otcem profesora Paula Dupreeho.

Nejhojnější, ale stále nepochopené

A toto rodinné profesorské duo má shodný cíl. Zjistit, jak se z molekul jednoduchých cukrů vytvoří pevný a nestravitelný materiál. „Asi dvě nejběžnější velké molekuly na planetě Zemi jsou polymery celulózy a xylanu,“ vysvětluje Dupree starší. Je třeba mu dát za pravdu. Veškerá celulóza, polysacharid sestávající se z beta-D-glukózy, je ročně v přírodě produkována v množství 1,5 × 10⁹ tun. A s hemicelulózou xylanem, dřevní gumou, je to podobné. Obě tyto molekuly je možné nalézt bez větších problémů v buněčných stěnách dřeva nebo třeba slámy. Prakticky je celé vytváří.

V přírodě není pro komplikace místo

Jak je ale možné, že se v dlouhého řetězce jednoduchých cukrů stane něco tak strukturně odolného, pevného a nerozpustného? „Věděli jsme, že odpověď bude elegantní a jednoduchá,“ říká Dupree mladší. „V přírodě prostě není pro zbytečně komplikovaná řešení místo.“ A skutečně.

Ukázalo se, že celulóza dokáže vyvolat změnu v kompozici jinak neuspořádaného xylanu, a připoutá jej k sobě pevnou vazbou. Dohromady pak tvoří téměř nedělitelný celek. Xylan se srovná podél celulózy a vytvoří cosi jako vnější ochrannou vrstvu. Navíc na stejném principu dokáže „lepit k sobě“ další molekuly celulózy a tím vytvářet velmi komplexní a pevné struktury.

K tomuto objevu dílem přispěl předchozí výzkum na rostlinách huseníčku, plevelu příbuznému plané hořčici a zelí. Když si u něj badatelé povšimli, že jeho xylan je možné nalézt řekněme v „rozevláté“ i přilepené formě, začali přemýšlet o tom, jak to funguje u jiných rostlin. Chtělo to pravda ještě pár let hrátek s elektronovým mikroskopem a zkoumání struktury výstavbového polymerního uhlíku v nanoskopických měřítcích, než se u stromů dobrali k definitivní odpovědi. Stálo to ale za to.

Jak to k sobě pasuje? Těsně!

„Studováním těchto molekul 10 000krát tenčích než lidský vlas jsme poprvé mohli vidět, jak se celulóza a xylan spojují dohromady a vytváří velmi pevné buněčné stěny,“ pochvalují si oba výzkumníci. Celé to zní dost komplikovaně, takže jaký přínos z toho může plynout? „Může to mít dramatický a zásadní dopad na nejrůznější oblasti průmyslu,“ říká Dupree mladší. Příklad? Objev by třeba mohl proměnit celou sféru biopaliv, papírenského průmyslu nebo zemědělství.

Mohlo by vás zajímat: Sedmdesát pater ze dřeva. Japonsko odhaluje plán nového mrakodrapu

„Pokud jste chtěli rozkládat rostliny a nějak je zhodnotit, vždy jste narazili na bariéru buněčných stěn,“ vysvětlují badatelé. „Papírenský průmysl na to musel vynakládat velkou energii, stejně jako bylo problematické štěpení rostlinných pletiv na využitelná krmiva nebo biopaliva. Porozumění toho, jak vlastně stavba celulózy funguje, může ušetřit spoustu času i síly.“ Když prostě víte, jak lepidlo funguje, je snazší se ho nějak nenáročně zbavit.

Drží a nepustí

Dupree ale upozorňuje ještě na jednu aplikaci. Pokud by se podařilo na molekulární bázi takový proces spájení uměle vyvolat, nebyl by problém vyrábět molekulární lepidlo. Adhezivum, které by dokázalo pevným spojem, či spíše srůstem, organicky připojovat dřevěné součásti. Pro dřevostavby by měl takový objev nedozírné důsledky. Pozitivní. Stačí si jen představit výškovou budovu ze dřeva, která je jednolitá a bez přidaných spojů, a přitom drží pohromadě jako kámen.

Mohlo by vás zajímat: Kam sahají nejvyšší dřevostavby světa? Mají až desítky pater!

„S takovým molekulárním lepidlem byste mohli stavět ty nejvyšší myslitelné výškové budovy ze dřeva bez námahy,“ dodává Dupree mladší. V Centru inovací přírodních materiálů, které spadá pod univerzitu v Cambridge, už také zahájil první sérii testů. Možná se tak molekulárního lepidla brzy dočkáme.

P.S. Plánujete stavbu rodinného domu? Navštivte online kurz, kde se naučíte, jak správně postupovat i na co si dát pozor.