Деревянные небоскребы? Реальность будущего

Во всем мире растет интерес к использованию древесины в качестве более легкой и экологически безопасной строительной альтернативы стали и бетону. Несмотря на то, что дерево использовалось для строительства на протяжении тысячелетий, его прочностные качества не соответствуют современным стандартам возведения крупных сооружений. Но, кажется, в скором будущем ученым удастся решить эту проблему.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Frontiers in Plant Science, команда ученых кафедры биохимии Кембриджского университета и лаборатории Сэйнсбери (Великобритания) вплотную подошла к пониманию точной структуры клеточного строения дерева.

«Именно молекулярная структура древесины определяет ее прочность, но до сих пор мы не знали точного расположения молекул в макрофибриллах – цилиндрических структурах в клетках дерева», – говорит доктор Ян Лыцаковски, автор исследования, сотрудник кафедры биохимии Кембриджского университета.

Один из основных структурных элементов древесины – это вторичная оболочка клетки, состоящая из крупных полимеров (целлюлозы и гемицеллюлозы) и наполненная лигнином. Деревья вроде гигантской секвойи достигают своих огромных размеров только благодаря вторичным оболочкам клетки, которые обеспечивают жесткую структуру вокруг нее. Для детального рассмотрения макрофибриллы, которая в 1000 раз тоньше человеческого волоса, команда ученых воспользовалась низкотемпературной сканирующей электронной микроскопией (крио-СЭМ). А чтобы сравнить молекулярную структуру различных деревьев, они собрали образцы ели, гингко и тополя, заморозили их до температуры -200°С, а затем покрыли ультратонким слоем платины.  

«Крио-СЭМ значительно превосходит ранее использовавшиеся технологии, с его помощью впервые удалось получить изображения гидратированных клеток дерева, – говорит доктор Рэймонд Уйатмэн из лаборатории Сэйнсбери. – Мы также обнаружили, что макрофибриллы с диаметром более 10 нанометров есть как у хвойных деревьев, так и у широколиственных».

«Визуализация молекулярной структуры древесины поможет понять, как изменение расположения определенных полимеров внутри макрофибриллы влияет на прочность древесины, - уверен один из авторов исследования профессор Поль Дюпре. – А если мы сможем увеличить прочность древесины, то сможем использовать ее для строительства крупных сооружений вроде небоскребов вместо стали и бетона».