Biochar als Bouwmateriaal: Onderzoekers UvT Ontdekken Staalsterke Eigenschappen in Koolstofrijk Materiaal

Een fundamentele verschuiving in de materiaalkunde tekent zich af, waarbij de traditionele opvatting van biochar als louter een middel voor milieusanering wordt uitgedaagd. Onderzoekers van de Universiteit van Toronto hebben een raamwerk ontwikkeld dat aantoont dat dit koolstofrijke materiaal, vervaardigd door biomassa zonder zuurstof te verhitten, mechanische eigenschappen kan bereiken die vergelijkbaar zijn met constructiestaal. Deze ontdekking werd gepubliceerd op 21 oktober 2025 in het tijdschrift Biochar X en opent een nieuw perspectief op de potentie van biomassa-afval.

Het onderzoeksteam, onder leiding van Professor Charles Q. Jia in het Green Technology Laboratory van de universiteit, analyseerde biochar afkomstig van zeven verschillende houtsoorten, waaronder esdoorn, dennenhout, bamboe en Afrikaans ijzerhout. Door deze monsters te verhitten tussen 600 en 1.000 graden Celsius, stelden de onderzoekers vast dat zowel de houtsoort als de pyrolysetemperatuur de uiteindelijke hardheid significant beïnvloedden. Een opmerkelijk resultaat was dat biochar van Afrikaans ijzerhout een axiale hardheid van 2,25 gigapascal bereikte, een waarde die parallel loopt aan die van zacht staal. Dit biedt ingenieurs een direct, tastbaar referentiepunt voor dit duurzame alternatief.

De studie legde verder een extreme anisotropie bloot in hemlock-biochar, waarbij de hardheid in axiale richting 28,5 keer groter was dan in de transversale richting. Geavanceerde technieken onthulden dat deze opvallende directionaliteit voortkomt uit het hiërarchische poriënnetwerk van het oorspronkelijke hout, en niet uit het koolstofmateriaal zelf. Op nanoschaal bleek de hardheid van alle onderzochte monsters verrassend uniform. Dit inzicht benadrukt de elegantie van het benutten van de reeds bestaande natuurlijke architectuur van hout voor het ontwerpen van duurzame materialen.

Professor Jia benadrukt dat biochar een structureel materiaal is, met toepassingen variërend van hoogwaardige elektroden en lichtgewicht composieten tot filters voor gerichte stromingsrichting. De bevinding dat dichtere biochar met een hoger koolstofgehalte vervorming beter weerstaat, biedt een kwantitatieve basis voor het afstemmen van de prestaties door de grondstof en pyrolyseomstandigheden aan te passen. Dit baanbrekende werk, waaraan ook Qinyi Wang, Yating Ji, Mohana M. Sridharan, Lizhong Lang, Yu Zou en Donald W. Kirk meewerkten, plaatst biochar in een nieuw licht: het is een uitnodiging om de verborgen potentie in ogenschijnlijk alledaagse bronnen te zien, waarbij duurzaamheid en robuustheid hand in hand gaan.