Hout blijkt uitstekend isolatiemateriaal te zijn na verwijdering van bepaalde componenten, zo blijkt uit een onderzoek van Amerikaanse wetenschappers. Zij ontwikkelden zogeheten ‘nanohout’, dat beter isoleert dan bestaande materialen en ook nog eens zeer sterk is.

In de winter wordt veel energie gebruikt om huizen en andere gebouwen te verwarmen. Goed isolatiemateriaal zorgt dan voor een flinke energiebesparing. Bestaande materialen zijn echter moeilijk afbreekbaar, dus wetenschappers zijn op zoek naar alternatieven.

De onderzoeksgroep van Liangbing Hu, universitair hoofddocent aan de University of Maryland, bewerkte hout op zo’n manier, dat het een groot isolerend vermogen kreeg. Hiervoor gebruikten de wetenschappers hout van de Amerikaanse linde, al benadrukken ze dat andere houtsoorten ook geschikt zijn.
 

Lignine

Normaal hout heeft een bruine kleur dankzij lignine, een goede warmtegeleider. Door deze warmtegeleidende stof te verwijderen, krijgt het hout isolerend vermogen. Daarnaast verliest het zijn bruine kleur en wordt het wit. Zo reflecteert het bewerkte hout meer licht en neemt het minder warmte op.
 

Schematische weergave van normaal hout met lignine (links) en 'nanohout' met enkel cellulosevezels (rechts). Bron: Li et al., Science Advances 2018.


Bewerking

Om de lignine uit het hout te krijgen, koken de onderzoekers het hout eerst in een mengsel van natronloog en natriumsulfiet. Vervolgens wordt met een bad van waterstofperoxide alle lignine verwijderd. De lignine bevindt zich rondom zogeheten houtvaten van cellulose, een natuurlijk polymeer. Na de verwijdering van lignine blijven deze vaten intact.
 

Lucht

Microscopisch beeld van de houtvaten (zijaanzicht).
Bron: Li et al., Science Advances 2018

Het resulterende 'nanohout' isoleert minstens even goed als Styrofoam (in de volksmond: piepschuim), een veelgebruikt isolatiemateriaal. Dit komt door de asymmetrische structuur: warmte verplaatst zich wel via de houtvaten in de lengterichting, maar niet tussen de vaten door. Daar liggen namelijk veel luchtgaten, waar eerst lignine zat. De stilstaande lucht in deze ruimtes houdt warmte tegen.
 

Druk

Het nanohout is ook heel sterk; tijdens tests weerstond het een druk van 13 megapascal (130 bar). Volgens de wetenschappers is dit meer dan dertig keer hoger dan de druksterkte van het stevigste commercieel verkrijgbare isolatiemateriaal. Dezelfde onderzoeksgroep was overigens vorige maand in het nieuws met een ander soort sterk hout (lees: ‘Verdicht hout presteert als staal’).
 

Flexibel

Het ‘nanohout’ is bovendien erg flexibel: bij een dikte van minder dan een millimeter kun je het oprollen en vouwen. Het is dus geschikt als isolatiemateriaal in de buitenkant van holle voorwerpen, zoals pijpleidingen in chemische bedrijven.

De productiekosten, inclusief grondstoffen en de verwerking van chemicaliën, liggen rond de zes euro per vierkante meter. Het is niet duidelijk of de onderzoekers daarbij rekening hebben gehouden met de kosten van het verbouwen van de bomen.

 

Schematische weergave van het 'nanohout'. Warmte verplaatst zich goed in de lengterichting, maar dan alleen binnenin de houtvaatjes. Tussen de vaten in wordt het warmtetransport gehinderd. Bron: Li et al., Science Advances 2018 


Onder bepaalde omstandigheden – die niet in de natuur of gebouwen voorkomen – kunnen bacteriën het nanohout opeten, dus het is bio-afbreekbaar. 

‘Mijn onderzoek experimenteert met natuurlijke nanotechnologie die we in hout zien’, zegt Hu in een bericht van de universiteit. ‘We zijn manieren aan het ontdekken om hout bruikbaar te maken voor zuinige en milieuvriendelijke woningen.’ De technologieën worden opgeschaald voor commerciële doeleinden via het bedrijf Inventwood.

Openingsfoto: het witte 'nanohout'. Foto: University of Maryland.