As telhas de madeira caracterizam o aspeto dos telhados e das fachadas na região alpina e são fabricadas à mão há várias gerações. Esta arte centenária inspirou os investigadores da Empa e da ETH Zurich a utilizar este método muito eficiente de separação da madeira para produzir novos tipos de materiais à base de madeira. O trabalho é publicado na revista RILEM Technical Letters.
“Tendo em conta o impacto crescente das alterações climáticas nas nossas florestas e no sector da construção, a produção de painéis a partir de varas partidas é uma escolha óbvia. Isto significa que podem ser produzidos a partir de madeira de qualidade variável e de espécies de madeira de folhosas, geram menos perdas de material e devem aproximar-se dos produtos de madeira maciça em termos de resistência”, afirma Ingo Burgert, Professor na ETH Zurich e líder de uma equipa de investigação na Empa.
Na Europa Central, o abeto, em particular, está a sofrer uma pressão crescente devido a períodos de seca mais longos. Por conseguinte, as espécies de árvores de folha caduca mais resistentes à seca desempenharão um papel mais importante no futuro. Ao mesmo tempo, a maior parte da madeira de folhosas neste país é atualmente queimada para produzir energia – apesar de cada vez mais edifícios serem construídos com madeira, sobretudo porque, como recurso renovável, retém o CO2 no material de construção durante mais tempo.
Fragmentar para obter o máximo rendimento do material
Tradicionalmente, as telhas são cortadas à mão a partir de segmentos de troncos, enquanto os processos industriais recorrem a ferramentas de corte pneumáticas. “A produção de telhas mostra-nos como a madeira pode ser processada de forma eficiente em termos de energia e de material”, explica Burgert. “A madeira pode ser dividida paralelamente às fibras com o mínimo de energia e quase sem perdas.” Este processamento de madeira sem lascas aumenta consideravelmente o rendimento da madeira serrada, que, com cerca de 60%, é significativamente inferior nas serrações suíças.
No entanto, na produção tradicional de telhas, apenas é normalmente utilizada madeira macia selecionada de alta qualidade. Para adaptar o processo a espécies de madeira dura de qualidade inferior e para rachar paus mais compridos, os investigadores baseiam-se num processo de rachar em duas fases. Primeiro, são separados elementos planos, que são depois transformados em paus de madeira com as dimensões desejadas.
Para o efeito, os investigadores adaptaram, à escala laboratorial, um aparelho para rachar lenha. Graças a uma cabeça de corte com várias lâminas, podem ser produzidas várias tábuas ou paus ao mesmo tempo durante um processo de corte.
Seleção graças à IA
O processo de corte produz varas de madeira na direção do grão sem cortar as fibras rígidas e fortes. No entanto, a forma irregular das varas constitui um desafio. Para ultrapassar este problema, Burgert e a sua equipa recorrem à inteligência artificial (IA). Um sistema de câmaras automatizado capta imagens de alta resolução de cada barra de madeira, que são introduzidas numa rede neural.
“Com a IA, podemos determinar propriedades importantes da madeira, como a rigidez de cada pau, independentemente da forma, tamanho ou tipo de madeira”, explica Mark Schubert, investigador da Empa. “Se, no futuro, utilizarmos diferentes tipos de madeira de diferentes qualidades, a seleção da madeira desempenhará um papel crucial. Com os nossos algoritmos de aprendizagem automática, geramos o máximo de dados possível sobre cada peça individual de madeira, a fim de a utilizar de forma optimizada para materiais à base de madeira com propriedades definidas”.
A equipa prensou os primeiros painéis sem classificar previamente as varas de madeira. Mesmo assim, o potencial dos demonstradores fabricados já é evidente: os painéis podem ser produzidos de uma forma altamente eficiente em termos de recursos e têm propriedades mecânicas que os tornam ideais para componentes de suporte de carga no futuro.
Apesar dos desafios em termos de processos de produção, ligação, escalabilidade e previsibilidade das propriedades do material, Burgert está otimista: “O nosso processo tem o potencial de oferecer uma alternativa sustentável para a utilização da madeira em tempos de aceleração das alterações climáticas”.
