Madeira agora emite luz, com bioluminescência quase natural

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/11/2024

Amostras de madeira tratadas com um fungo brilham em verde no escuro.
[Imagem: Empa]

Madeira que emite luz

Ante as preocupações ambientais e de sustentabilidade, a madeira começou a chamar a atenção dos cientistas, que agora estão tentando dotar o material natural de novas propriedades ou, em termos técnicos, de novas funcionalidades, o que inclui criar madeira transparente, madeira interativa, madeira-músculo, madeira eletrônica ou geradora de eletricidade, entre muitos exemplos recentes.

Mostrando o quanto essa linha de desenvolvimento tem potencial, Francis Schwarze e colegas do Laboratório Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA) decidiram investir em outra ideia, criando um novo tipo de material compósito, a madeira luminosa.

Além de aplicações em campos técnicos, uma madeira que emite luz pode ser processada para fabricação de móveis, estruturas arquitetônicas e decorativas ou mesmo joias.

A madeira se torna luminosa graças a um parasita, conhecido por várias denominações, incluindo fungo do mel sem anel e armilária-sem-anel (Desarmillaria tabescens), um patógeno que causa podridão branca em árvores e, portanto, é na verdade uma praga da madeira. Algumas espécies produzem a substância natural luciferina, que é estimulada a brilhar em um processo enzimático de dois estágios. Assim, quando a madeira é permeada por fios fúngicos, ela emite uma luz verde.

"A madeira naturalmente luminosa foi descrita pela primeira vez há cerca de 2.400 anos pelo filósofo grego Aristóteles," contou Schwarze. "A rigor, a estrutura entrelaçada de fungo e madeira pode ser descrita como um biohíbrido natural, uma combinação de materiais vivos. Materiais compostos produzidos artificialmente desse tipo seriam interessantes para muitos tipos de aplicações."

Contudo, o que a natureza parece fazer sem esforço vinha sendo um tropeço insuperável para a biotecnologia. Agora, pela primeira vez, a equipe conseguiu induzir e controlar o processo em laboratório.

Esquema de produção da madeira bioluminescente.
[Imagem: Schwarze et al. - 10.1002/advs.202403215]

Madeira bioluminescente

Os pesquisadores colheram diversas espécies de cogumelos luminescentes na natureza, analisaram-nos em laboratório e então decifraram seu código genético, com o Desarmillaria tabescens revelando-se particularmente poderoso na emissão de luz.

Após testes preliminares com diferentes tipos de madeira, Schwarze selecionou a madeira balsa (Ochroma pyramidale), uma madeira com uma densidade particularmente baixa. Usando espectroscopia, ele observou como o fungo degrada a lignina nas amostras de balsa, o material que é responsável pela rigidez e resistência à compressão da madeira. Curiosamente, as análises de difração de raios X mostraram que a estabilidade da madeira não diminui com a inserção do fungo porque a celulose, que fornece resistência à tração na madeira, permanece intacta.

O biohíbrido de fungo e madeira desenvolve sua luminosidade máxima quando incubado por três meses. O fungo gosta particularmente de umidade: As amostras de madeira balsa absorveram oito vezes seu peso em umidade durante esse tempo. A reação enzimática na madeira é finalmente acionada quando em contato com o ar.

O brilho revela seu esplendor total após cerca de dez horas, emitindo luz verde com um comprimento de onda de 560 nanômetros por até cerca de dez dias. Mas a equipe já está trabalhando para melhorar isto: "Agora estamos otimizando os parâmetros de laboratório para aumentar ainda mais a luminosidade no futuro," disse a pesquisadora Giorgia Giovannini.

Curiosamente, os filamentos do fungo não diminuíram a resistência mecânica da madeira.
[Imagem: Empa]

Bioluminescência natural

Na natureza, a bioluminescência ocorre em uma ampla variedade de organismos. A luz é produzida graças a processos químicos que liberam energia na forma de luz e calor. Se compararmos as reações de geração de luz na natureza com base em seu chamado rendimento quântico, o vagalume é o vencedor, com um valor de 40%; as águas-vivas luminosas alcançam 17% e os cogumelos luminosos alcançam 2% de eficiência quântica.

São conhecidas mais de 70 espécies de fungos que apresentam bioluminescência, embora o propósito da bioluminescência dos fungos não seja bem compreendida pela ciência - pode ser que ela funcione para atrair insetos para espalhar esporos. Eles produzem um brilho conhecido como "fogo falso" em madeira podre.

É mais difícil encontrar madeira luminescente na natureza, porque as fontes de luz artificial onipresentes à noite dificultam sua localização. A ideia dos pesquisadores é reaproveitar madeiras duras, usadas na construção civil ou em móveis, e que vão para queima após terem cumprido suas funções.

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