MADERA MODIFICADA

1. Introducción

Madera y tecnología podrían parecer dos términos antónicos pero aunque se trate de un material natural no está exento de experimentación y mejora como cualquier otro material o producto del mercad. Los cambios y desarrollos tecnológicos en el uso de la madera se están produciendo a gran velocidad y desde hace un tiempo el sector se encuentra en un momento de grades expectativas y avances. En este espacio encontramos ejemplos como tableros contralaminados (o CLT), productos basados en la nanotecnología y desarrollo de las nanofibras, edificación modular en altura o maderas modificadas, entre otras revoluciones.

Sin embargo, hoy nos centraremos en la madera modificada, término general que engloba varias “tecnologías”, pero todas con un mismo objetivo, mejorar algunas de las propiedades y aumentar la durabilidad mediante una acción pasiva, es decir, sin emplear compuestos biocidas.

“La modificación de la madera implica la acción de un agente químico, biológico o físico sobre el material, dando como resultado una mejora de la propiedad deseada durante la vida útil de la madera modificada. La madera modificada no debe ser tóxica en condiciones de servicio y, además, no debe liberarse ninguna sustancia tóxica durante el servicio, o al final de la vida después de la eliminación o reciclaje de la madera modificada. Si la modificación está destinada a mejorar la resistencia al ataque biológico, entonces el modo de acción debe ser no biocida.”  

Hill, 2006

Así, tras el resultado de la aplicación de un técnica de protección clásica en la madera simplemente se consigue la mejora de la durabilidad de la madera, en cambio con esta tecnología se obtiene un nuevo material con propiedades diferentes, es decir, maderas modificadas.

“Imaginemos que podemos aplicar esa tecnología a madera procedente de plantaciones de rápido crecimiento y obtener mejores propiedades que las que tendría ese mismo árbol con una edad muy superior. Eso es, en esencia, el objetivo de las tecnologías de modificación de la madera. A pesar de que llevamos decenas de miles de años empleando madera, todavía estamos lejos de comprenderla en profundidad.”

Manuel Touza

2. ¿Cuándo y cómo surge?

Si bien las actuales técnicas de modificación de la madera datan de las primeras décadas del s. XX, sus orígenes y referencias se remontan a los datos recogidos en el Antiguo Testamento (s. XV a.C) y textos romanos (500 a.C.) con la descripción de hongos de pudrición que empleaban para purgar la albura de la madera de construcción así como madera tratada con cobre metálico para su empleo en minería. Por tanto con estas referencias, las actuales investigaciones y unidas a otros factores como la creciente importancia de las consideraciones medioambientales en su más amplio concepto, han favorecido y acrecentado el desarrollo de nuevas investigaciones y técnicas en este campo.

Las distintas investigaciones han permitido comprender tanto la estructura molecular, como el funcionamiento de esta, posibilitando el estudio de los efectos producidos en la madera en función de la técnicas empleadas. En general la estructura molecular de los componentes de la pared celular de la madera está formado por grupos hidroxilos (-OH) capaces de absorber y ceder moléculas de vapor de agua. El control de esta higroscopicidad (1), posibilita una mejora considerable en la estabilidad dimensional aparejada a una mayor durabilidad frente a determinados xilófagos.

Uno de los principales efectos de las técnicas de modificación de la madera es, precisamente, actuar sobre estos grupos hidroxilos (2), disminuyéndolos o bien bloqueándolos con otras moléculas contralando este material vivo(3). De esta forma, es posible incrementar la estabilidad y la durabilidad de la madera sin necesidad de adicionar un biocida ya que el cambio de estructura química de la madera esta se vuelve “irreconocible” para las enzimas y bacterias fúngicas. Las técnicas actualmente se en globan en dos, acciones térmicas o acciones químicas, y de las cuales se obtienen tres tipos principales de modificación de la madera denominadas, madera termotratada, madera acetilada y madera furfurilada.

3. La madera modificada: Madera termotratada, madera acetilada y madera furfurilada.

Los tres tipos principales productos disponibles(4) en el mercado español que destacan son la madera termotratada y, lamadera acetilada y furfurilada, obtenidas mediante una modificación química

3.1. La madera termotratada

Este producto se obtiene como de su propio nombre de se desprende, sometiendo a la madera a un tratamiento térmico con temperaturas comprendidas entre los 180 y 260ºC, en una atmósfera inerte o con un bajo contenido en oxígeno. Este choque térmico arroja como resultado principal que la disminución de su humedad de equilibrio higroscópico y por tanto una estabilidad mayor frente a los cambios de humedad que pueda sufrir la madera.

Esta estabilidad permite una mayor durabilidad pero por el contrario disminuye su densidad reduciendo sus propiedades mecánicas, por lo que requiere tomar precauciones en su mecanizado. Otras de las consecuencias de la aplicación de esta técnica son que el color de la madera se oscurece y distintas sustancias como las resinas son eliminadas.

Aunque el uso de la madera termotratada es variado, se destina principalmente para revestimientos y pavimentos de exterior.

3.2. La madera acetilada

Uno de los mayores obstáculos del uso de la madera es su mal comportamiento a la intemperie: su duración es muy baja frente a los cambios de humedad y los rayos uva. Por ello surgen procesos como la acetilación. Se trata de una reacción química transforma grupos hidroxilo en grupos acetilo mediante un tratamiento realizado en autoclave que impregna la madera con anhídrido acético,por lo que la estructura de la madera queda modificada desde su superficie hasta su núcleo, a diferencia de otros métodos que solo tratan la superficie.

Este proceso no compromete el aspecto natural (o altera el color original de la madera), mejora de forma extraordinaria la higroscopicidad de la madera, aumenta la la resistencia de la madera (a los hongos que producen podredumbre y no son digeribles para los insectos como las termitas y los microorganismos) y la durabilidad frente a los hongos de pudrición mejora considerablemente, alcanzando la máxima categoría (Clase 1 según la norma UNE-EN 350-2) y, al mismo tiempo, incrementa su densidad al incorporar grupos acetilos con un mayor tamaño y peso molecular.

Los principales usos de la madera acetilada son en revestimientos y pavimentos exteriores, elementos de carpintería y mobiliario urbano, construcción, etc. gracias a su alta relación resistencia/peso resulta indicada para aplicaciones exigentes como vigas laminadas con uniones dentadas.

Se suministra en piezas de madera serrada o cepillada en distintos tamaños y calidades.

3 3. La madera furfurilada

Otro de los tratamientos químicos prometedores es la furfurilación de la madera y que consiste en tratamiento a presión de la madera con una solución química a base de alcohol furfurílico proveniente de un compuesto industrial denominado furfural (un derivado de subproductos de la agricultura como la caña de azúcar o el maíz. El tratamiento se realiza en autoclave al que siguen varias etapas durante las que se produce un proceso de curado y secado que favorece la polimerización del compuesto químico en la estructura de la madera para obtener el producto final.

La madera tratada tras el proceso de furfurilación da como resultado una mejora considerablemente la higroscopicidad de la madera y, al mismo tiempo, incrementa su densidad y su dureza. Si bien las propiedades mecánicas mejoran a excepción de la resistencia al impacto puede alcanzar una alta categoría de durabilidad natural frente a los hongos de pudrición. El tratamiento produce que el color de la madera se oscurece.(5)

Las usos principales son en fachadas y pavimentos exteriores y cubiertas de embarcaciones.

4. Futuro

La modificación de la estructura de la madera ofrece un nuevo abanico de posibilidades no biocidas para obtener un nuevo producto mejorando las propiedades y ampliando el uso de la madera de una forma sostenible y ecológica. Las nuevas investigaciones permitirán una comprensión completa de la estructura y actuación sobre los grupos hidroxilos y la pared de la célula de la madera que son claves para las futuras mejoras.

Estas posibles modificaciones continuarán apareciendo en un futuro próximo y permitirán impulsar un mayor uso de la madera en la arquitectura además de fomentar y avanzar hacia un desarrollo más sostenible.

5. Notas

(1) «Los fenómenos de hinchazón y merma de la madera se producen porque los componentes de la pared celular contienen, entre otros, grupos hidroxilo (- OH) capaces de fijar las moléculas de agua (H2O) existentes en el ambiente a través de enlaces de puente de hidrógeno.” Así lo describe Manuel Touza en la entrevista cedria.es

(2) “Sí sabemos que los componentes principales de la madera, como la celulosa, poseen grupos hidroxilos (-OH) capaces de absorber y ceder moléculas de vapor de agua en función, sobre todo, de la humedad relativa del ambiente, hasta alcanzar un valor que denominamos humedad de equilibrio higroscópico de la madera. A mayor humedad relativa, los grupos hidroxilos fijarán un mayor número de moléculas de vapor de agua y, en consecuencia, la madera hinchará. Posteriormente, si la humedad relativa desciende, la madera cederá moléculas de vapor de agua y mermará.” Así lo describe Manuel Touza en la entrevista cedria.es

(3) “La expresión “la madera está viva” es fruta del mecanismo hinchazón y merma de la madera, aunque hayamos cortado y secado la madera procedente del árbol, esta continúa teniendo esos grupos hidroxilo. A su vez, si la madera alcanza un contenido de humedad del 20%, será susceptible de ser atacada por los hongos de pudrición.” Así lo describe Manuel Touza en la entrevista cedria.es

(4) Madera Estructural les ofrece una comparativa sintética de estas maderas modificadas, tras revisar la literatura actual (papers, tesis, conferencias, seminarios, publicaciones oficiales, etc.).

(5) Sin tratamientos protectores ni soluciones impregnantes, adquiere una pátina natural grisácea con un mantenimiento basado únicamente en la limpieza y es resultante de la fotodegradación por la ausencia de tratamientos.

6. Bibliografía

TOUZA, M. (2013). Guía de la madera. Capítulo 2. Durabilidad. Documento de aplicación del CTE. Confemadera hábitat, Madrid. pp. 23-27.

TOUZA, M. (2012). Madera modificada: nuevas posibilidades constructivas en madera. IV Simposium Internacional de Arquitectura y Construcción en Madera.

ACCOYA (2011). La madera Accoya. Guía de información. 23 pp. ACCOYA (2012). Structural Design Guide to Eurocode 5. 24 pp.

EUWID. (2010). European thermally modified timber suppliers are still enlarging capacity. Vol. 84, No. 43, pp. 1-12.

FINNISH THERMO WOOD ASSOCIATION. (2003). Thermo Wood Handbook. Helsinki, 66 pp.

HILL, C.A.S. (2006). Wood Modification Chemical Thermal and Other Processes. Wiley Series in Renewable Resources, John Wiley & Sons, Ltd., USA. 260 pp.

HOMAN W, TJEERDSMA B, BECKERS E., JORISSEN A. (2000). Structural and other properties of modified wood. Proceedings World Conference on Timber Engineering, Whistler, Canada, paper 3-5-1 INTERNATIONAL THERMOWOOD ASSOCIATION. (2013). ThermoWood production statistics 2012, 8 pp. IV.

KEBONY ASA. (2011). Product Datasheet. Item 1030, 22pp.

Malmanger, N. (2003) Modificación de la madera con alcohol de furfuryl. Boletín de Información Técnica AITIM, 225.

MILITZ, H., LANDE, S. (2009). Challenges in wood modification technology on the way to practical applications. Proceedings of the Fourth European Conference on Wood Modification. SP Technical Research Institute of Sweden, Wood Technology, Stockholm, Sweden. pp. 3-12.

ROWELL, R.M., KONKOL, P. (1987). Treatments that enhance physical properties of wood. USDA Forest Service general technical report FPL-GTR-55, Madison, Winsconsin, 12 pp.

ROWELL, R.M., KATTENBROEK, B., RATERING, P., BONGERS, F., LEICHEER,F., STEBBINS. H. (2008). Production of dimensionally stable and decay resistant wood composites based on acetylation. Proceedings: 11th International Conference on Durability of Building Materials and Components. Istanbul, Turkey, pp. 693-701.

TIMBER RESEARCH AND DEVELOPMENT ASSOCIATION. (2010). Modified Wood Products. Trada Technology Ltd, 8 pp.

UNE-CEN/TS 15679:2009. Madera modificada términcamente. Definiciones y características.

UNE-EN35-2:1995. Durabilidad de la madera y de los materiales derivados de la madera. Durabilidad natural de a madera maciza. Parte 2: Guía de la durabilidad natural y de la impregnabilidad de especies de madera seleccionadas por su importancia en Europa.

Editores del post: Maderayconstruccion

Si te gustó el post, estaría genial que la compartas en tus redes sociales.

A su vez, te animamos a seguirnos en las siguientes redes:

Twitter

Facebook