Madera modificada térmicamente

La madera modificada térmicamente es cualquier madera tratada térmicamente que ha sido modificada mediante un proceso controlado de pirólisis , en el que se calienta a temperaturas superiores a 180  °C en una atmósfera libre de oxígeno . Este proceso cambia la estructura química de los componentes de la pared celular de la madera ( lignina , celulosa y hemicelulosa ), lo que disminuye su higroscopicidad y, por lo tanto, aumenta su estabilidad dimensional. ^{[ 1 ]} El bajo contenido de oxígeno impide que la madera se queme a estas altas temperaturas. Varias tecnologías diferentes utilizan distintos medios, como gas nitrógeno, vapor y aceite caliente. Todos los procesos degradan la resistencia y la tenacidad de la madera tratada en cierta medida.

En 1946, el Servicio Forestal de los Estados Unidos llevó a cabo experimentos parcialmente exitosos sumergiendo madera en una aleación de metal líquido (zinc, plomo y cadmio) para producir un producto termoestabilizado (que se propuso llamar Staybwood ) y concluyó:

"Se puede conferir a la madera un grado apreciable de estabilización dimensional y resistencia a la descomposición mediante calor seco. Esto se puede lograr en un amplio rango de temperaturas y tiempos, disminuyendo rápidamente el tiempo de calentamiento al aumentar la temperatura. Este tratamiento térmico provoca una pérdida importante de las propiedades de resistencia, especialmente la tenacidad y la resistencia a la abrasión. Cuando la madera se calienta bajo la superficie de un metal fundido, la pérdida de resistencia para cualquier eficacia anticontracción es menor que cuando se calienta al aire. La pérdida de resistencia sigue siendo demasiado grande como para que este método sea comercialmente aplicable para obtener la estabilización dimensional de la madera, excepto quizás para algún uso atípico donde la resistencia sea de relativamente poca importancia." ^{[ 2 ]}

En un artículo de Burmester de 1973 se describió un proceso de modificación térmica de madera presurizada con un contenido de humedad medio. ^{[ 3 ]}

Actualmente existen cinco procesos de modificación térmica diferentes. Finlandia produce Thermowood, también conocido como madera Premium . Francia utiliza el proceso de retificación Les Bois Perdure, los Países Bajos el proceso Plato, mientras que Alemania utiliza el tratamiento térmico con aceite. Los procesos Westwood y AlphaInterloc son tecnologías de proceso patentadas en los EE. UU. ^{[ 1 ]}

Tres de los procesos se realizan en un solo paso, utilizando aceite (tratamiento térmico con aceite), nitrógeno (madera Reti) y vapor (Le-Bois Perdure). ^{[ 1 ]} El proceso Thermo wood consiste en secado, tratamiento térmico y finalmente enfriamiento/acondicionamiento, y dura hasta 72 horas. ^{[ 4 ]} El proceso Plato consiste en hidrotermólisis, curado en seco y acondicionamiento, y puede durar hasta 7 días. El tiempo requerido depende de la especie de madera, el ancho y el contenido de humedad inicial. ^{[ 5 ]}

Proceso AlphaInterloc

El proceso AlphaInterloc es un proceso termoquímico avanzado de reacción exotérmica patentado, pendiente de patente y con derechos de autor de 2022. Este proceso utiliza un proceso termomecánico especializado. El proceso AlphaInterloc es una tecnología totalmente ecológica. ^{[ 7 ]}

La principal ventaja es que la madera blanda puede utilizarse en aplicaciones que requieren alta durabilidad. Se puede obtener una clase de durabilidad 1-3, según la norma europea EN 350-2, a partir de especies de madera blanda no duraderas (clase 5). ^{[ 16 ]}

La principal desventaja es que la resistencia disminuye como consecuencia de las altas temperaturas. En general, la resistencia a la flexión se reduce hasta un 30%, siendo esta reducción mayor a temperaturas más elevadas. ^{[ 17 ]}

Se mejora la resistencia biológica contra algunos (no todos) microorganismos e insectos. Sin embargo, debido a la degradación de los compuestos orgánicos volátiles (COV), las propiedades antimicrobianas de la madera también pueden disminuir. ^{[ 18 ]} La contracción y la hinchazón se reducen hasta en un 50-90%. ^{[ 19 ]} La madera tratada se oscurece ligeramente.

En principio, el proceso de tratamiento térmico puede realizarse en todas las especies de madera.

La madera termotratada ya no es solo un tema académico. El tratamiento térmico de la madera lleva varios años presente en el mercado. En Estados Unidos, Igor Shternberg (Danchenko) fue pionero en este campo; su empresa, Westwood, fue la primera del país en iniciar la producción industrial de madera termotratada en 2007. También existe cierta participación industrial en la investigación y el desarrollo . El Instituto de Investigación de Recursos Naturales de la Universidad de Minnesota Duluth cuenta con un horno piloto para investigar la eficacia de la modificación térmica en las especies arbóreas de Minnesota y así expandir los mercados de la madera. ^{[ 20 ]}

En la industria de la fabricación de guitarras, este proceso se denomina «curado térmico», «horneado» y «tostado», entre otros nombres. ^{[ 21 ]} Algunos fabricantes de guitarras han comenzado a utilizar tapas armónicas acústicas y diapasones de guitarras eléctricas curados térmicamente para ayudar a prevenir la típica deformación y agrietamiento que suele producirse por las fluctuaciones estacionales de la humedad. ^{[ 22 ]} Como beneficio secundario, las guitarras acústicas tienden a sonar como instrumentos añejos bien rodados mucho antes que las guitarras no modificadas térmicamente. Véase más en Madera de resonancia: Preparación .

En Europa, la producción de madera termotratada a escala comercial se ha concentrado principalmente en Estonia. Estonia se encuentra geográficamente cerca de los principales productores finlandeses de hornos térmicos, mientras que los costes laborales y generales son inferiores a los de Finlandia o los países escandinavos. A finales de la década de 1990 surgieron tres importantes productores estonios de madera termotratada: Brenstol OU, Tre-Timber OU y Ha-Serv. Las tres empresas se centraron en el suministro de materiales para saunas y suelos interiores para el mercado finlandés: Brenstol especializada en maderas duras y Tre-Timber en maderas blandas. A principios de la década de 2000, Brenstol adquirió Tre-Timber, convirtiéndose en el mayor productor de madera termotratada. ^{[ 23 ]}

Por esa época, el mercado de la madera termotratada se expandió drásticamente desde su aplicación tradicional en materiales para saunas, para incluir productos para exteriores, como tarimas (terrazas) ^{[ 24 ]} y revestimientos (sedes). ^{[ 25 ]} Mientras que Ha-Serv continuó centrándose principalmente en el mercado finlandés de saunas, Brenstol estableció la marca Thermory y comenzó a exportar por toda Europa y a Japón, y Thermory se ha convertido en la marca de madera termotratada más reconocida en estas regiones. ^{[ 26 ]} El mercado de productos exteriores termotratados creció muy rápidamente a medida que los consumidores europeos buscaban cada vez más alternativas a las maderas tropicales de Asia, África y Sudamérica. Un productor turco, Nova Wood, también comenzó a producir madera termotratada y se convirtió en un actor menor en los mercados europeos.

En 2012, Brenstol estableció una filial en EE. UU., Thermory USA, y comenzó a expandirse agresivamente en mercados de todo el mundo. La marca Thermory se ha consolidado en EE. UU. y Canadá, y se ha exportado a más de 55 países. ^{[ 27 ]} En 2016, los ingresos de Thermory fueron de 29 millones de euros, con un beneficio de 1,8 millones de euros. ^{[ 28 ]}

En cada región siguen surgiendo pequeños productores locales, pero existen importantes barreras de entrada al mercado de la madera termotratada, especialmente para las maderas duras termotratadas. El equipo adecuado para la termotratación es extremadamente caro. Además, debido a que la tecnología no es muy conocida, hay poca información pública disponible sobre los programas de secado, y muchos nuevos productores de maderas termotratadas experimentan un alto  porcentaje de defectos de secado, decoloración, fragilidad , fallos en los equipos (incluidos incendios) y la incapacidad de obtener los altos índices de durabilidad que han logrado productores más consolidados, como Brenstol (Thermory). En 2018, Thermory adquirió Ha-Serv, convirtiéndose en el líder del mercado en el segmento de la madera termotratada. ^{[ 29 ]}

Las investigaciones más recientes sobre el proceso de termomodificación demostraron que la coloración de la madera durante el tratamiento térmico no necesariamente garantiza su durabilidad y estabilidad: las reacciones responsables del cambio de color durante la modificación son diferentes de las que confieren durabilidad. No toda la madera marrón debe considerarse realmente termomodificada. ^{[ 30 ]}

Se están realizando investigaciones ^{[ 31 ]} para optimizar los procesos industriales y los diversos parámetros de producción, así como para desarrollar aplicaciones para esta madera. También se investigan nuevos procesos de tratamiento térmico, incluso combinando diferentes procesos de modificación.

AlphaInterloc es una empresa que realiza actualmente ingeniería de procesos y diseño de equipos en Estados Unidos y Norteamérica. ^{[ 7 ]}

• Madera acetilada : otro proceso para mejorar la durabilidad de la madera, utilizando medios químicos en lugar de térmicos.
• Madera furfurilada : otro proceso químico para mejorar la durabilidad de la madera.
• Yakisugi