Madera modificada: un futuro para la utilización de la madera
Por Graham ORMONDROYD
Tradicionalmente, los métodos para aumentar la durabilidad natural de la madera eran
mediante la adición de compuestos activos a la madera. Sin embargo, hay una creciente necesidad de formas benignas y pasivas de proteger la madera y esta necesidad se llama madera modificada.
El término «madera modificada» abarca muchas tecnologías, todas diseñadas para mejorar las propiedades de la madera y aumentar la durabilidad a través de una acción pasiva, es decir, no mediante el uso de un compuesto biocida. El objetivo de estos compuestos es la reducción del punto de saturación de la fibra; reducir la cantidad de grupos hidroxilo accesibles y el cambio de estructura química de la madera para que sea «irreconocible» para las enzimas y bacterias fúngicas.
En este artículo presentamos los tres tipos principales de modificación de la madera y tiene como objetivo predecir los futuros desarrollos.
TRATAMIENTOS ANTERIORES
Tradicionalmente, los métodos para aumentar la durabilidad natural de la madera eran
mediante la adición de compuestos activos a la madera. Muchos compuestos activos han sido investigados y se han producido a lo largo de la historia.
Sin embargo, muchos de los compuestos utilizados para los tratamientos de maderas se han convertido con éxito sujeto a cambios legislativos y de salud, así como de inquietudes ambientales. Preocupaciones con respecto a la exposición humana a los compuestos conservantes han llevado a la prohibición o limitando severamente el uso de los protectores «tradicionales» de madera.
El término «modificación de madera» tiene como objetivo: 1º la reducción del punto de saturación de la fibra. 2ª reducir la cantidad de hidroxilo accesible grupos y 3º el cambio de la estructura química de la madera para que sea «Irreconocible» a las enzimas fúngicas y bacterias.
Punto de saturación de la fibra y contenido de hidroxilo de la madera
La madera es un material higroscópico y esto es principalmente debido al hecho de que los polímeros dentro de la pared celular contienen grupos de hidroxilo. En cualquier ambiente dado que, la madera adsorberá humedad hasta que esté en equilibrio con su entorno. Cuando la madera alcanza un estado de equilibrio en un medio ambiente, el contenido de agua en la fibra de la madera se conoce como Equilibrio Higroscópico de Contenido de humedad, y se indica en %.
La madera responde a los cambios en el contenido de humedad ambiental por
cambios en dimensionales. Cuando el agua ingresa en la pared de la celda de la madera ocupará un espacio que a su vez hinchará la pared celular y las dimensiones aumentarán y sobre todo en la dirección tangencial. El punto de saturación de la fibra de la madera es un valor teórico, llegados a este punto la madera no tendrá movimientos dimensionales. Los valores de este punto se encuentran entre 27% y 33%, y el promedio que se estima es el del 30%.
LOS PRINCIPALES TIPOS DE MODIFICACIÓN DE LA MADERA
Modificación química
La modificación química de la madera es la Además de compuestos químicos para la madera polímeros de pared celular para reducir la cantidad de grupos hidroxilo activos y así reducir el PSF.
Compuestos de anhídrido acético – Acetilación
La acetilación se trata de una modificación química de la madera, en el cual los grupos de hidroxilo de la misma se reemplazan por un grupo acetilo. Este proceso de transferencia del grupo acetilo a la madera, implica la sustitución de un átomo de hidrógeno del grupo hidroxilo por un grupo acetilo (CH3CO) para generar un éster específico: el acetato.
En la acetilación, la madera se calienta y luego se impregna con anhídrido acético, un anhídrido carboxílico simple, utilizado ampliamente en síntesis orgánica. Es un líquido incoloro, que huele fuertemente a vinagre (ácido acético) debido a su reacción con la humedad del aire.
Al hinchar la madera en forma permanente, se mejora su estabilidad dimensional, y al extraer el grupo hidroxilo se reduce al mismo tiempo su susceptibilidad a ataques biológicos. La investigación desarrollada en España y Estados Unidos indica que la madera acetilizada tiene un comportamiento excepcional en condiciones adversas, tales como la exposición a sales marinas o en terrazas exteriores.
Aunque la reacción química entre la madera y el ácido anhídrido son correctas, el funcionamiento real de la reacción es compleja con muchas variables que afectan la reacción. Las variables que afectan la reacción se enumeran a continuación:
- Especies de madera (densidad; ratios de madera / madera tardía).
- Preparación de muestra (contenido en humedad; contenido extractivo; dimensiones de muestra).
- Reacción química. (uso de catalizador; agente de hinchamiento; fase de vapor o reacción en fase líquida; presencia de ácido acético).
- Variables de reacción (tamaño de la reacción; temperatura de reacción; longitud de reacción; pre-impregnación de muestras; método de aplicación de calor al medio / recipiente de reacción; presión o presión ambiental en el recipiente; extinción de la reacción).
- Procedimiento de limpieza (solvente extracción; vacío con calefacción; remojo en agua; remoción de vapor; extracción de disolvente).
La especie de madera juega un papel en la tratabilidad con cualquier líquido. Las maderas de Pinus nigra se comporta siendo permeable en la albura y resistente en el duramen. Especies de madera de EEUU, como el álamo amarillo, arce rojo, nogal americano y haya tienen comportamientos parecidos cuando las maderas son tratadas con anhídrido acético no presentando diferencias de trazabilidad entre el duramen y la albura.
Compuestos de ácido furfurilico
La furfurilización consiste en la impregnación con ácido furfurílico, en la forma de resinas furfurílicas y calor. Estos compuestos químicos se introducen en la madera mediante impregnación, después de la cual se somete a un proceso de curado, en el cual esta nueva red de polímeros rígidos se estabiliza en ella
La furfurilización tiene un efecto positivo en la durabilidad, rigidez y dureza de la madera. La madera furfurilizada es muy utilizada en Europa en la producción de marcos de puertas y ventanas, revestimiento exterior, barrera de ruidos, terrazas exteriores y muebles a la intemperie.
Modificación mediante tratamiento térmico
La modificación térmica de la madera tiene un largo recorrido y ha sido reconocido como un método para la mejora de la estabilidad dimensional y resistencia a la descomposición de la madera. En esencia la madera se caliente a altas temperaturas y en ausencia de oxígeno. Temperaturas de 180 ºC a 240 ºC son generalmente usadas, sin embargo, ha habido un reciente interés en el secado de madera a temperaturas más bajas (<140 ºC) para mejorar las propiedades de la madera al tiempo que se reduce el cambio de color.
La modificación térmica cambia las macro características de la madera de varias maneras y estos cambios incluyen;
- Mejora la estabilidad dimensional
- Higroscopicidad reducida
- Mejora de la resistencia a ataque microbiano
- Una reducción en el impacto de tenacidad
- Una tendencia a formar grietas y división
- Un oscurecimiento de la madera
Los cambios de las propiedades son altamente dependiendo del tratamiento empleado
y, de hecho, los sistemas de tratamiento son considerados como confidenciales por la industria térmica de tratami
ento y algunos tratamientos protegidos por patentes.
Conclusiones
La modificación de la madera ofrece una posibilidad de forma no biocida para extender la vida y usar la clase de madera. Aunque los mecanismos para la resistencia a la descomposición no se comprenden completamente los puntos de investigación actual hacia la reducción de grupos hidroxilo y la pared de la célula de la madera será la clave de la resistencia a la descomposición.
Nuevas modificaciones continuarán apareciendo para un futuro previsible y estos serán destinados a impulsar las clases de uso de maderas disponibles actualmente en un intento de avanzar hacia un desarrollo más sostenible.
