Cuando hablamos de madera nos referimos a un material antiquísimo, que los seres humanos llevamos empleando desde hace cientos de miles de años para desarrollar y consolidar actividades tan relevantes como la construcción de casas y barcos. La madera funciona también como combustible para alimentar el fuego. Hablamos de un recurso renovable, que representa así mismo un medio esencial a través del cual se puede absorber el exceso de dióxido de carbono presente en la atmósfera de la Tierra, equilibrando así la salud del medio ambiente a escala planetaria. Su incidencia, pues, en nuestras vidas es más que notable. No en vano hablamos de que el volumen anual de producción del principal componente de la madera, la celulosa, es 20 veces superior al del acero.
El caso es que hace tiempo que científicos e ingenieros del planeta detectaron una serie de carencias de materiales con los que se construyen nuestros hogares. Por un lado, identificaron que los edificios pierden una gran cantidad de calor a través de los cristales. Por otro lado, corroboraron que la madera contiene grandes capacidades aislantes, pero no es transparente, no al menos hasta hace unos años. Para encontrar una respuesta a este reto de envergadura, algunos de los científicos e ingenieros más audaces y mejor preparados del planeta han estado trabajando en los últimos tiempos en crear madera transparente. Este material (una madera a través de la cual se puede ver, y que a la vez conserva sus grandes propiedades mecánicas) representa ya a día de hoy una alternativa muy interesante al cristal, además de funcionar como un material sostenible y renovable, como explican en National Geographic.
En este reportaje exploramos las grandes posibilidades a escala de cuidado medioambiental, optimización industrial y mejoramiento de la vida cotidiana que está suponiendo el creciente uso de la madera transparente. Se trata de un material innovador que resulta de procesos químicos y técnicos que eliminan la lignina, dejando celulosa pura. Hoy día la madera transparente resulta altamente valorada por su estética singular y por su capacidad para posibilitar el paso de la luz, lo que la hace muy recomendable para aplicaciones arquitectónicas y de diseño interior sostenible. Entre los ejemplos notables del uso de madera transparente está la construcción del Museo de Diseño V&A en Londres, donde se empleó este material para crear una fachada que impresiona por su monumentalidad, sobriedad y funcionalidad a un tiempo. En esa dirección, también resultan muy reseñables proyectos de mobiliario de alta gama que incorporan esta madera para añadir un toque de elegancia y modernidad.
Cómo se gestó la madera transparente y sus retos de desarrollo
Suena contraintuitivo y fuera de lo convencional, pero la madera transparente es un concepto que los científicos manejan desde hace decenios. Concretamente, desde hace unos 30 años. Fue entonces cuando Siegfried Fink, un botánico alemán, logró eliminar los pigmentos de las células vegetales para estudiar de forma más precisa la estructura de las plantas leñosas.
El artículo que este científico germano publicó a principios de los años 90 sobre su técnica fue durante bastante tiempo la referencia y vanguardia en ese ámbito de la madera transparente, pero como señalaba en fechas recientes un artículo de Knowable Magazine, una revista de Annual Reviews, su estudio ha experimentado avances notables durante las últimas décadas, sobre todo desde que investigadores como Lars Berglund, del Real Instituto de Tecnología de Suecia, y Tanja Zimmermann, del Laboratorio Federal Suizo de Ciencia y Tecnología de Materiales, exploraron técnicas innovadoras para eliminar la lignina de la madera, revelando así una estructura de celulosa transparente.
La madera transparente podría emplearse pronto en pantallas superresistentes para teléfonos inteligentes, en lámparas de luz suave e incluso en elementos estructurales, como ventanas que cambian de color
Sin embargo, el camino hacia la madera transparente no ha estado exento de desafíos. Tuvieron que resolver obstáculos técnicos, como la preservación de la integridad estructural de la madera y la escalabilidad de los procesos de producción. Además, están teniendo que superar retos relacionados con la aceptación y adopción de este nuevo material en industrias tradicionales, demostrando su viabilidad y beneficios en términos de sostenibilidad y rendimiento. A pesar de estos desafíos, el trabajo continuo de estos pioneros y otros investigadores están allanando el camino para que poco a poco vaya fraguando la comercialización y aplicación generalizada de la madera transparente en una amplia variedad de campos, la mayoría de ellos todavía por explorar y-o consolidar, desde la arquitectura hasta la tecnología de la información.
Realidad actual de la madera transparente
Lo cierto es que, tras años de experimentos, las investigaciones de estos grupos comienzan a germinar. La madera transparente podría emplearse pronto en pantallas superresistentes para teléfonos inteligentes, en lámparas de luz suave e incluso en elementos estructurales, como ventanas que cambian de color. “Creo sinceramente que este material tiene un futuro prometedor”, señala Qiliang Fu, nanotecnólogo de la madera de la Universidad Forestal de Nanjing, en China, que trabajó en el laboratorio de Berglund como estudiante de posgrado.
“Los resultados son asombrosos” y dimensiona su apreciación con un ejemplo que fascina, ya que han verificado que “un trozo de madera transparente puede ser tan resistente como el vidrio”, como detalla Hu, quien ha glosado las características de la madera transparente en el Annual Review of Materials Research de 2023.
Aplicaciones en el ámbito arquitectónico
No obstante, la mayor parte de la investigación se ha centrado en la madera transparente como elemento arquitectónico, siendo las ventanas un uso especialmente alentador, señala Prodyut Dhar, ingeniero bioquímico del Instituto Indio de Tecnología de Benarés. La madera transparente es mucho mejor aislante que el vidrio, por lo que podría ayudar a los edificios a retener el calor o a mantenerlo fuera. Hu y sus colegas también han utilizado alcohol polivinílico, o PVA (un polímero empleado en pegamentos y envases de alimentos) para infiltrar los esqueletos de madera, haciendo madera transparente que conduce el calor a una velocidad cinco veces menor que la del vidrio, según detalló el equipo en 2019 en la publicación Advanced Functional Materials.
Se vislumbran aplicaciones innovadoras, como en la fabricación de dispositivos electrónicos, donde podría utilizarse en pantallas de teléfonos móviles, tablets o dispositivos de realidad aumentada, combinando funcionalidad con estética eco-friendly.
El laboratorio de Hu, por su parte, acaba de publicar en la revista Science Advances un método más ecológico de blanqueo de la lignina basado en el peróxido de hidrógeno y la radiación UV, que reduce aún más la demanda energética de la producción. El equipo cepilló con peróxido de hidrógeno rodajas de madera de entre 0,5 y 3,5 milímetros de grosor y luego las dejó frente a lámparas UV para imitar los rayos del Sol. Los rayos UV blanquearon las partes de la lignina que contienen pigmentos, pero dejaron intactas las partes estructurales, lo que ayudó a conservar más resistencia en la madera, como se especifica en este reportaje del diario El País.
Claves de uso en el corto, medio y largo plazo
Resistente, sostenible y transparente son quizá las tres principales virtudes que caracterizan a la madera transparente. Este material sobresale su variado repertorio de posibilidades, el mismo que ponía en valor en 2019 la revista Horizon, de la Comisión Europea (CE). A diferencia de la piedra o el hormigón, la madera es un recurso renovable, que puede ayudar a la industria de la construcción a reducir su huella de emisiones de dióxido de carbono y ofrece además un material fuerte. "Esta madera es resistente a la intemperie, más resistente al fuego, tres a cinco veces más fuerte y transparente", explica Thimothée Boitouzet, de la empresa Woodoo, que ha trabajado en formas de conferir nuevas propiedades a la madera, como recogen en la web Xataka.
De acuerdo con uno de los últimos estudios sobre el desarrollo de la madera transparente, en Estados Unidos la energía destinada a regular las temperaturas interiores representa el 14% del total de la energía consumida en los hogares. Y nada menos que una cuarta parte de esa energía se pierde a través del cristal de las ventanas; ahí es donde emerge con fuerza la opción de construir esas ventanas con madera transparente.
Por otra parte, al ser biodegradable, este tipo de madera genera residuos mucho menos contaminantes que el plástico y otros materiales que, en muchos casos, también podrían ser sustituidos por ella. Por si fuera poco, la producción de este innovador material produce menos emisiones de carbono a la atmósfera, por lo cual es más sostenible que la fabricación de vidrio y cristal.
A medio plazo, la madera transparente podría desempeñar un papel importante en la industria del mobiliario de diseño, añadiendo un toque de elegancia y modernidad a los espacios interiores. En el largo plazo, se vislumbran aplicaciones aún más innovadoras, como en la fabricación de dispositivos electrónicos, donde podría utilizarse en pantallas de teléfonos móviles, tablets o dispositivos de realidad aumentada, combinando funcionalidad con estética eco-friendly. Estos horizontes de uso reflejan el potencial transformador de la madera transparente en diferentes ámbitos, impulsando una nueva era de diseño sostenible y tecnológico.
Además, la madera transparente podría aumentar el aprovechamiento de la energía solar. Un estudio de 2016 pormenoriza que, al atravesar este material, la luz se dispersa de manera diferente a cuando pasa por el cristal. Debido a esa propiedad, la madera transparente (ubicada encima de los paneles solares) ha posibilitado incrementar en un 18% la eficacia de tales dispositivos. Pero los investigadores ponen en valor que esa cifra podría aumentar incluso hasta un 30%. Céline Montanari, estudiante de posgrado del departamento de tecnología de fibra y polímeros en KTH y WWSC, es una de las responsables de la versión actualizada de la madera transparente. Montanari explica que la madera transparente ofrece en la actualidad mejores propiedades aislantes que las del vidrio en el propósito de evitar la pérdida de calor durante el invierno.
Así mismo, cuando la temperatura sube en el exterior, la madera transparente posibilita dejar salir el calor. La base para este material es madera de abedul. Una vez eliminada la lignina de la madera, los poros se rellenan con un polímero. Este polímero coincide con el índice de refracción de la madera y, por lo tanto, la hace transparente. La novedad reside en que los expertos que han creado este material agregaron un polietilenglicol (PEG) no tóxico y biodegradable. Este puede variar entre ser sólido y líquido y almacenar y emitir grandes cantidades de calor. Para lograrlo, los investigadores solventaron el inconveniente de la fuga de PEG en la fase de líquido a sólido con nanotecnología. De esta forma, adaptan los materiales y la porosidad de la madera para que el PEG se mantenga incluso cuando se derrite. Para el sector de la construcción es muy interesante, ya que su uso generalizado puede favorecer acceso a un material lo suficientemente fuerte, que pueda regular el calor de los edificios. Además, la madera transparente ofrece una interesante paradoja de eficiencia energética y adaptación al entorno urbano: al enfriarse se vuelve opaca. Y, a la inversa, cuando absorbe el calor se vuelve más transparente.