Καθώς αυξάνεται οι κτιριακές κατασκευές με βάση το ξύλο γίνονται ολοένα και πιο δημοφιλείς, η επεξεργασία του προκειμένου να ανταπεξέρχεται στη φθορά έρχεται στο προσκήνιο και πλέον οι αρχιτέκτονες αναζητούν σε συνεργασία με τους επιστήμονες, μεθόδους συντήρησης που δεν θα βλάπτουν την υγεία και το περιβάλλον.
Οι συμβατικές χημικές ουσίες συντήρησης περιλαμβάνουν χρωμιωμένο αρσενικούχο χαλκό (CCA), κρεόζωτο, πενταχλωροφαινόλη (PCP), αλκαλικό τεταρτοταγή χαλκό (ACQ) και αζολικές ενώσεις χαλκού (CA), οι οποίες περιέχουν γνωστούς κινδύνους. Για παράδειγμα, το CCA περιλαμβάνει αρσενικό, το οποίο είναι γνωστό καρκινογόνο, και το PCP έχει συσχετιστεί με καταστολή του ανοσοποιητικού συστήματος και νευρολογική υποβάθμιση, όπως αναφέρει το περιοδικό Architect. Οι χημικές ουσίες με βάση το χαλκό, όπως το ACQ και το CA, διαβρώνουν επίσης εύκολα τους μεταλλικούς συνδετήρες και ορισμένες επιστρώσεις μπορεί να διαρρεύσουν από το ξύλο υπό συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Για τους λόγους αυτούς, οι επιστήμονες και οι κατασκευαστές έχουν αναπτύξει εναλλακτικές τεχνικές που είναι βιοσυμβατές και φιλικές προς το περιβάλλον, με στόχο την αποτελεσματική συντήρηση του ξύλου χωρίς τα μειονεκτήματα των επιβλαβών χημικών ουσιών.
Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η ακετυλίωση, μια διαδικασία που τροποποιεί χημικά το ξύλο για να το κάνει ανθεκτικό στο νερό χωρίς τοξικές ουσίες. Με απλά λόγια, η ακετυλίωση είναι παρόμοια με το πάστωμα: το ξύλο υποβάλλεται σε μια ουσία που μοιάζει με ξύδι και ονομάζεται οξικός ανυδρίτης. Η χημική ουσία μετατρέπει το μαλακό ξύλο σε σκληρό ξύλο, παρέχοντας ένα προστατευτικό φράγμα κατά της απορρόφησης νερού.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Aalto αναπτύσσουν μεθόδους για να εξασφαλίσουν την επιτυχή απόδοση του ακετυλιωμένου ξύλου σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, όπως οι διαδικασίες θερμής πρέσας, οι οποίες συνήθως ενθαρρύνουν την απορρόφηση υγρασίας στο υλικό.
Ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Florida Atlantic University έχει, επίσης, αναπτύξει μια μέθοδο για την ανύψωση των μηχανικών επιδόσεων του σκληρού ξύλου. Η τεχνική ενισχύει τα κυτταρικά τοιχώματα των δέντρων εισάγοντας μια ένωση σιδήρου στα αγγειακά τους συστήματα. Ο σιδηροϋδρίτης, ένα φυσικό ορυκτό από νιτρικό σίδηρο και υδροξείδιο του καλίου, αυξάνει την ανθεκτικότητα του υλικού χωρίς μεγάλο πρόσθετο βάρος.
Η Lili Cai, επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Idaho, έχει επινοήσει διάφορες νέες τεχνικές συντήρησης ξύλου στο Τμήμα Δασικών, Λιβαδικών και Πυροσβεστικών Επιστημών του ιδρύματος. Μια μέθοδος περιλαμβάνει το συνδυασμό οξειδίου του ψευδαργύρου με αιθέρια έλαια για τη δημιουργία μιας ένωσης που μοιάζει με τσιμέντο και είναι ισχυρότερη από το ίδιο το ξύλο. Η επίστρωση με βάση τον ψευδάργυρο προστατεύει το ξύλο από τη φωτιά καθώς και από τη σήψη. Άλλες προσεγγίσεις περιλαμβάνουν τη χρήση αποβλήτων τροφίμων. Τα απορριπτόμενα τρόφιμα με βάση την πατάτα, όπως οι φλούδες πατάτας και τα τσιπς πατάτας, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή βιοσυμβατών προστατευτικών υλικών για το ξύλο.
Τα τρόφιμα με βάση τα όσπρια, όπως η σόγια και οι φακές, περιέχουν υψηλές ποσότητες φυτικού οξέος, το οποίο λειτουργεί καλά ως επιβραδυντικό πυρκαγιάς. Επιστήμονες όπως η Cai εστιάζουν στη χρήση των υλικών ξύλου στις κατασκευές και τονίζουν την οικολογική σημασία των προόδων διατήρησης των υλικών. «Εάν μπορείτε να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής αυτών των υλικών ξύλου, μπορείτε ενδεχομένως να βοηθήσετε στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής», εξηγεί.
Άλλες έρευνες αποσκοπούν στην πρόληψη της φθοράς πριν αυτή αρχίσει. Η έρευνα των επιστημόνων του Πανεπιστημίου του Κιότο αποκαλύπτει ότι η φθορά του ξύλου αρχίζει με μη ανιχνεύσιμους τρόπους και συχνά προκαλεί μετρήσιμες ζημιές προτού αυτές γίνουν ορατές με γυμνό μάτι. Η μέθοδος συνδυάζει τη φασματοσκοπία με την τεχνητή νοημοσύνη και η μηχανική όραση και μάθηση αναλύουν μικρές χημικές αλλαγές για να διαγνώσουν τα πρώτα σημάδια φθοράς. Η προληπτική στρατηγική μετατοπίζει την προστασία από την αντιδραστική συντήρηση στην προληπτική συντήρηση, ενισχύοντας τη μακροζωία των ξύλινων επιφανειών.
