Когда слышишь про ветряную турбину из дерева сначала кажется, что это шутка. Но в Швеции все есть такая уже есть, и она серьезно конкурирует со стальными. Сделана она из клееного шпона — многослойной древесины, где волокна направлены вдоль друг друга, что делает их прочнее стали на единицу веса.

Зачем вообще понадобились такие инновации. Современным ветрякам нужна высота: чем выше, тем стабильнее ветер и больше выработка энергии. Но огромные стальные башни сложно перевозить и дорого производить. Деревянные башни состоят из модулей, собранных в несколько цилиндров высотой 16–24 метра и по цене они не дороже традиционных стальных.

Первая коммерческая турбина Modvion на деревянной башне уже работает: 150 метров высоты, 2 МВт мощности. Следующей будет версия на 6 МВт — и это одна из крупнейших наземных турбин в Европе.

Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм

Парадокс очевиден: зачем в кораблестроении материал, который невозможно сплавить по реке? Который утопит плот вместе с другими брёвнами? Ответ обнаружился, когда инженеры искали материал для подшипников, работающих под водой без масла. Бакаут оказался единственной древесиной, способной работать как самосмазывающийся подшипник в морской воде. Свойство, делавшее его бесполезным для плотогонов, сделало критическим для флота. Человек использовал его столетие, затем заменил синтетикой за полвека.

Аномалия, нарушающая правила.

Деревья эволюционировали под давлением конкретных задач: расти вверх к свету, транспортировать воду, гнуться на ветру. Решение — пористая структура. Сосуды ксилемы занимают 40-70 процентов объёма древесины. Воздух внутри делает дерево лёгким, гибким, способным расти быстро. Плотность сосны — 520 кг/м³, дуба — 750, самшита — 950. Все плавают.

Бакаут игнорирует эти правила. Клетки — склереиды и волокна либриформа — упакованы настолько плотно, что промежутков почти нет. Пустоты заполнены гваяковой камедью, составляющей до 30 процентов веса. Смола не испаряется после гибели дерева, остаётся навсегда.

Результат — материал экстремальных характеристик. Твёрдость по шкале Янка: 4390 фунтов-силы — выше любой коммерчески доступной древесины. Для сравнения: африканское чёрное дерево — 2940, гикори — 1820, дуб — 1290. Бакаут в пять раз твёрже дуба. Устойчивость к гниению феноменальная: гваяковая камедь токсична для грибов и бактерий. Дуб в воде разрушается за 10-20 лет. Бакаут сохраняется столетиями даже в тропиках.

География медленного роста.

Guaiacum officinale растёт в сухих прибрежных районах Карибского бассейна и северного побережья Южной Америки: Ямайка, Доминиканская Республика, Венесуэла, Колумбия. Предпочитает известняковые почвы, каменистые склоны, засушливые территории с осадками 500-1000 миллиметров в год. Сопутствующая растительность — сухие тропические леса, колючие кустарники, кактусы.

Дерево низкое — максимум 10 метров, обычно 6-8. Ствол искривлённый, диаметром до 60 сантиметров у старых экземпляров. Листья сложные, кожистые, тёмно-зелёные. Цветы голубые или фиолетовые — национальный цветок Ямайки. Плоды — деревянистые коробочки с чёрными семенами в красной оболочке, которую едят птицы.

Рост крайне медленный — годовой прирост диаметра всего 1-2 миллиметра. Дерево диаметром 30 сантиметров прожило 80-100 лет. Диаметр 60 сантиметров требует 150-200 лет. Каждая клетка такой плотной структуры требует огромных затрат энергии. Первое плодоношение — в 15-20 лет, но коммерческой ценности ствол достигает не раньше 80 лет.

Природная инженерия самосмазки.

Гваяковая камедь — смесь органических соединений: гваяковая кислота, гваякол, гваяретовая кислота. Твёрдая при комнатной температуре, зеленовато-бурая. При нагревании от трения размягчается и выделяется на поверхность тонкой плёнкой.

Механизм работает элегантно: вращение под нагрузкой генерирует тепло до 40-60 градусов. Смола размягчается, выделяется из пор, покрывает поверхность плёнкой в несколько микрометров. Она гидрофобна — не вымывается водой. Коэффициент трения бакаута по стали в воде: 0,05-0,08. Для сравнения: сталь по стали с маслом — 0,1-0,15. Дерево в воде работает лучше металла с масляной смазкой.

Износостойкость феноменальная — подшипники на гребных валах работали 10-20 лет без замены, изнашиваясь на доли миллиметра в год. Синтетические подшипники середины XX века требовали масла и изнашивались быстрее. Дополнительное преимущество: при износе волокна сминаются, но при снижении нагрузки частично восстанавливаются. Набухание от воды заполняет изношенные участки — эффект самовосстановления.

Золотой век морского применения.

Использование началось в XVII веке с блоков и шкивов парусных судов. Ролики из бакаута не истирались от канатов, работали в солёной воде без смазки. Британский флот использовал тысячи тонн для оснастки кораблей.

Революция произошла в середине XIX века с паровыми машинами. Гребной вал — стальной стержень диаметром 10-30 сантиметров — вращался под водой со скоростью 60-200 оборотов в минуту. Требовались подшипники без масла — оно вымывалось мгновенно. Инженеры перепробовали бронзу, латунь, чугун — все изнашивались, ржавели, заклинивали.

В 1850-х попробовали бакаут. Результат превзошёл ожидания — подшипники работали годами. Британский флот принял его как стандарт в 1860-х. К концу XIX века почти все паровые суда использовали бакаутовые подшипники. Импорт в Великобританию: 1870-е — около 1000 тонн ежегодно, к 1900-му — более 2000 тонн. Применение расширилось на гидроэлектростанции и подводные лодки, включая атомную USS Nautilus (1954).

Закат эпохи дерева.

Упадок начался в 1950-х с появлением тефлона. Коэффициент трения сопоставим с бакаутом, но преимущества очевидны: работает без воды, при температурах от -200 до +260 градусов, производится без ограничений роста. В 1960-х появились композиты — тефлон на металле, керамика, полимеры. Они превосходили бакаут по скоростям вращения и не зависели от природных ресурсов.

Стоимость синтетики снижалась с ростом производства. Бакаут дорожал — популяции сокращались, импорт ограничивался. Последние крупные заказы — конец 1960-х. Военные флоты перешли на синтетику к 1970-м, коммерческий флот — к 1980-м. К 1990-м бакаут как индустриальный материал исчез.

Восстановление производства экономически невозможно: дерево растёт 80-100 лет до коммерческого размера. Для устойчивой вырубки при спросе в тысячи тонн нужны плантации площадью десятки тысяч гектаров. Первый урожай через 80 лет. Инвестор не ждёт три поколения, когда синтетика производится за часы в реакторе.

Экономика исчезновения.

В 1492 году леса гваякума покрывали прибрежные районы Карибов. Вырубки начались в XVII веке для медицинской смолы — европейцы верили, что она лечит сифилис. В XVIII-XIX веках вырубки ускорились для кораблестроения. К началу XX века коммерческие леса Ямайки исчезли полностью.

Сегодня Guaiacum officinale — Endangered в Красной книге IUCN (2019): популяция сократилась более чем на 50 процентов за 150 лет. Все Guaiacum в Приложении II CITES с 2003 года — торговля регулируется, но контроль слаб. Цены: 50-150 долларов за килограмм против 1-3 за дуб и 20-40 за чёрное дерево. Бакаут дороже в 10-50 раз, но спрос мизерный.

Плантации не создаются — экономика не работает при 80 годах до урожая и конкуренции с синтетикой. Естественное восстановление затруднено: низкое прорастание семян, медленный рост, вырубка до плодоношения. Популяция стареет без молодняка.

Современная ниша декора.

Сегодня бакаут используется штучно: рукоятки ножей (2000-5000 рублей), шахматные фигуры (10 000-30 000 за набор), токарные изделия, музыкальные инструменты. Промышленные применения единичны — бакаутовые подшипники как премиум-опция для реставрации исторических судов за 500-1000 долларов против 50-100 за синтетический аналог.

Рынок крошечный — глобальный оборот древесины бакаута оценивается в единицы миллионов долларов ежегодно. Статистическая погрешность в индустрии пиломатериалов стоимостью сотни миллиардов. От стратегического ресурса империй до нишевого материала для любителей экзотики за сто лет.

Цена эволюционного решения.

Зачем дереву плотность, жертвующая скоростью роста? Предполагается защита от травоядных в сухих тропических лесах с высоким давлением. Плотная древесина, пропитанная токсичной смолой — барьер для термитов, коз, личинок жуков. Другая гипотеза: адаптация к засухе. Минимум пустот хранит воду эффективнее, смола снижает испарение. Дерево выживает месяцы без дождя.

Третья версия: случайность эволюции. Признак возник как побочный эффект защитных смол, закрепился, потому что не мешал выживанию в конкретной нише. Дерево оптимизировано не под человека, а под условия Карибов.

Биология создала материал уникальной комбинации свойств за миллионы лет. Человек использовал сто лет, истощил популяции, синтезировал заменитель и переключился. Сегодня бакаут продаётся как память о временах, когда природа была источником технологий, а не декора. Дерево, которое не плавает, оказалось идеальным для кораблей — пока химия не создала пластик быстрее. Теперь оно тонет не только в воде, но и в истории, уходя в забвение вместе с популяциями, не успевающими восстановиться.

В рунете почти нет серьёзных текстов о растениях. Есть садоводческие советы, есть научпоп-упрощения, есть Википедия. Нет места, где можно читать глубокие, но увлекательные истории о ботанике.

Источник.