עץ היווה חומר גלם עבור האנושות עוד משחר ההיסטוריה ושימש אותנו לבנייה, הסקה, ריהוט ואף יצירת הנייר שעליו אנו כותבים. זהו חומר גלם זול, חזק יחסית, מבודד חשמלי ותרמי מצוין, חסר ברק (ולכן לא מסנוור) וכמובן – נגיש.
 
עץ מורכב ברובו משלוש תרכובות עיקריות: סיבי תאית (צלולוז) המהווים בין 40% ל 50% ממבנה העץ, ליגנין המהווה בין 20% ל-30% מהמבנה והמיצלולוז המהווה גם הוא 20% עד 30% ממבנה העץ. התאית היא רב סוכר (שרשרת ארוכה של מולקולות חד-סוכר) ומתאימה במיוחד ליצירת מבנים חוטיים ארוכים הנקראים מיקרופיברילות, המהוות את ה"שלד" של דופן התא. המיקרופיברילות הן חזקות, יציבות ולא מתפרקות במים. לעומתן, המיצלולוז מורכב מרב-סוכרים קצרים ולא ישרים, והוא רך, אמורפי (חסר צורה מוגדרת) ומתפרק בקלות בחומצה או בסיס חלשים.
 
בגלל תכונותיו האמורפיות, המיצלולוז מהווה בסיס מציין לחיבור בין המיקרופיברילות המוטמעות בו. הרכיב האחרון הוא הליגנין שהוא פולימר הממלא את החלל בין המיקרופיברילות וההמיצלולוז ומעניק חוזק לדופן התא. כמו כן, בניגוד לתאית ולהמיצלולוז שהם הידרופיליים (אוהבי מים), הליגנין הוא הידרופובי (דוחה מים) ולכן חיוני ביותר ליכולת של צמחים להוליך מים מבלי שהם יספגו לגמרי בדפנות התאים.
 
עץ דחוס אינו המצאה חדשה, ויצרנים רבים משתמשים כבר שנים בשיטות מגוונות כדי לרכך את העץ הטבעי ולדחוס אותו במטרה להגביר את החוזק שלו [1]. החסרונות העיקריים בשיטות הקיימות הם דחיסה לא מלאה של העץ וחוסר עמידות ללחות ולרטיבות (בתנאי לחות העץ הדחוס נוטה להתרחב במידה ניכרת). חסרונות אלו מהווים מגבלה רצינית למספר רב של שימושים פוטנציאלים לעץ הדחוס הדורשים חוזק גבוה ועמידות לתנאי לחות קיצונית.
 
במאמר שפורסם בכתב העת היוקרתי Nature, תיארו החוקרים שיטה פשוטה ויעילה ליצירת עץ דחוס במיוחד המשתווה בחוזקו לפלדה ועמיד לתנאי לחות קיצוניים. [2]  בשלב הראשון הרתיחו החוקרים דגימה של עץ טבעי בתמיסה מימית של שני בסיסים (נתרן הידרוקסידי ונתרן גופריתי) במשך 7 שעות, מה שפירק את עיקר ההמיצלולוז והליגנין בעץ אך השאיר את רוב סיבי התאית שלמים והפך את הדגימה לרכה ונקבובית. בשלב השני הדגימה נדחסה בלחץ גבוה (50 אטמוספרות) בניצב לכיוון הגדילה של העץ ובטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס במשך כ- 12 שעות, מה שהוביל לירידה בעובי הדגימה לכחמישית מהעובי המקורי שלה.
 
התוצאה היא עץ דחוס במיוחד עם חוזק הגבוה פי 11.5 מזה של העץ המקורי, וגבוה משמעותית מזה של פלסטיקים נפוצים ועצים דחוסים אחרים. למרות שעליה בחוזק בד"כ גוררת ירידה בקשיות (toughness) של חומר, כאן הקשיות של העץ הדחוס הייתה גבוהה פי עשר מזאת של העץ הרגיל (ראו הגדרה של חוזק וקשיות בסוף הפוסט). כמו כן, מכיוון שסיבי הצלולוז מאד קלים מטבעם, היחס בין חוזק למשקל של העץ הדחוס היה גבוה אפילו מזה של סגסוגת טיטניום קלה. כמו כן, העץ הדחוס הראה עמידות מצוינת לתנאי לחות של 95% עם התרחבות מועטה בלבד, ולאחר ציפויי בצבע מיוחד לא נמדדה התרחבות כלל.
 
תעשיית הברזל והפלדה מלווה בפליטת מזהמים לאורך כל שרשרת הייצור, גם באופן ישיר וגם באופן עקיף (כתוצאה של שימוש בחומרים מזהמים אחרים לצורך הכרייה והעיבוד של המתכות) [3]. מחקר זה פותח צוהר לחומרי בנייה חדשים אשר יוכלו לשמש (לפחות בחלק מהמקרים) כתחליף זול, אקולוגי ונגיש לתעשייה מזהמת זאת.
 

מקורות:

1. H. G. S. D. B. Louis Klein, "Comparison of Methods for Improving Wood," Ind. Eng. Chem., vol. 36, pp. 252-256, 1944.
2. e. a. Jianwei Song, "Processing bulk natural wood into a high-performance structural material," Nature , vol. 554, pp. 224-228, 2018.
3. S. W. T.E.Norgate, "Assessing the environmental impact of metal production processes," Journal of Cleaner Production, vol. 15, pp. 838-848, 2007.