Rumah yang terbuat dari bahan kayu berteknologi tinngi dapat mengurangi pemakaian pendingin ruangan (AC) sehingga dapat memangkas biaya pemakaian listrik sekaligus mengurangi emisi gas rumah kaca.
Para peneliti dari University of Maryland dan University of Colorado memanfaatkan nanoteknologi alami yang terdapat pada pohon berupa nanofiber selulosa dan ruang alami untuk mengalirkan air dan nutrisi, untuk menciptakan sebuah metoda pendinginan pasif yang kuat dan berkelanjutan bagi sebuah bangunan. Hasil penelitian ini diterbitkan di jurnal Science.
Mereka menciptakan sebuah bahan dengan menghilangkan lignin dari kayu alami menggunakan hidrogen peroksida. Lignin merupakan bagian dari pohon yang memberikan kekuatan dan menampakkan warna coklat pada kayu. Setelah dihilangkan, mereka kemudian memadatkan kayu untuk mengembalikan kekuatannya. Untuk membuatnya anti air, mereka menambahkan senyawa hidrofobik super yang membantu melindungi kayu. Hasilnya, kayu hanya menyisakan nanofiber selulosa dan warnanya pun menjadi lebih pucat dan terang.
Citra berskala nano dari struktur nano alami kayu menunjukkan bagaimana serat-serat itu selaras dengan arah pertumbuhan pohon. Credit: Universitas Maryland
Selulosa memantulkan cahaya tampak dan hanya menyerap spektrum cahaya inframerah-dekat yang sangat rendah. Ini berarti kayu yang telah diolah memantulkan sebagian besar komponen dari sinar matahari langsung menuju lingkungan sekitar. Sehingga, sebuah bangunan yang terbuat dari bahan ini hampir tidak akan ada panas yang dipancarkan di dalam ruangan.
Kekuatan mekanis per berat kayu ini juga lebih kuat dari baja, yang membuatnya menjadi pilihan yang tepat untuk sebuah bahan bangunan. Kekuatannya sepuluh kali lebih kuat dari kayu alami dan mengalahkan kekuatan baja, mencapai 334 MPa · cm3 / g (dibandingkan dengan 110 MPa · cm3 / g untuk baja). Ini juga tidak mudah rusak (uji gores) dan dapat menanggung lebih banyak beban (uji kompresi) daripada kayu alami.
Para peneliti menunjukkan perangkat uji untuk menilai kemampuan perpindahan panas dari kayu pendingin. Credit: Universitas Maryland
Mereka membawa kayu pendingin ke kondisi pengujian ideal di sebuah pertanian di Arizona di mana cuaca selalu hangat dan cerah, dengan angin kencang. Di sana, mereka menguji kayu pendingin dan mendapati bahwa kayu itu tetap rata-rata lima atau enam derajat Fahrenheit lebih dingin daripada suhu udara sekitar — bahkan pada bagian terpanas hari itu, kayu pendingin itu lebih dingin daripada udara. Rata-rata tetap 12 derajat lebih dingin dari kayu alami.
Untuk menyelidiki berapa banyak energi yang bisa dihemat kayu, tim mensimulasikan mengganti dinding eksterior dan atap beberapa bangunan apartemen di 16 negara bagian AS, yang mewakili berbagai kondisi iklim. Mereka mendapati kayu dapat mengurangi kebutuhan energi pendingin dengan rata-rata 20 hingga 35 persen.
Namun, karena kayu pendingin mencegah panas dari matahari masuk ke dalam ruangan, itu akan menghasilkan biaya pemanasan tambahan di musim dingin. Karena itu, Hu mengatakan bahan ini paling cocok untuk daerah hangat dengan musim panas yang panjang dan musim dingin yang pendek, seperti Arizona dan Hawaii.
