الیاف کربن از گیاهان

الیاف کربن بسیاری از زمینه های زندگی ما مانند مهندسی عمران، هوانوردی و صنایع نظامی را متحول کرده است. آنها پنج برابر قوی تر از فولاد هستند و در عین حال بسیار سبک هستند. آنها همچنین، متاسفانه، نسبتا گران هستند. تیمی از محققان در آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر در کلرادو فناوری تولید الیاف کربن از منابع تجدیدپذیر را توسعه داده اند. به لطف این، می توان به طور قابل توجهی قیمت آنها را کاهش داد و در عین حال انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش داد.

الیاف کربن با استحکام بالا، استحکام مکانیکی بالا و وزن کم مشخص می شوند. با توجه به این خواص، از آنها در ساخت و ساز استفاده می شود، از جمله برای سال های طولانی. هواپیما، ماشین های اسپورت، و همچنین دوچرخه و راکت تنیس. آنها در فرآیند پیرولیز پلیمرهای با منشاء نفتی (عمدتا پلی اکریلونیتریل) به دست می آیند که شامل ساعت ها گرم کردن الیاف پلیمری در دمای تا 3000 درجه سانتیگراد بدون اکسیژن و تحت فشار بالا است. این به طور کامل فیبر را کربن می کند - چیزی جز کربن باقی نمی ماند. اتم های این عنصر یک ساختار شش ضلعی منظم (مشابه گرافیت یا گرافن) را تشکیل می دهند که مستقیماً مسئول خواص خارق العاده الیاف کربن است.

آمریکایی ها قصد ندارند خود مرحله پیرولیز را تغییر دهند. در عوض، آن‌ها می‌خواهند روشی را که مواد اولیه اصلی خود یعنی پلی آکریلونیتریل را تولید می‌کنند، تغییر دهند. سنتز این پلیمر به اکریلونیتریل نیاز دارد که در حال حاضر در نتیجه فرآوری نفت خام به وجود می آید. دانشمندان کلرادو پیشنهاد می کنند آن را با زباله های ارگانیک مزرعه جایگزین کنند. قندهای استخراج شده از چنین زیست توده ای توسط میکروارگانیسم های منتخب تخمیر شده و سپس محصولات آنها به اکریلونیتریل تبدیل می شود. تولید به روال عادی ادامه دارد.

استفاده از مواد خام تجدیدپذیر در این فرآیند به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در جو کمک می کند. در دسترس بودن پلی اکریلونیتریل در بازار نیز افزایش می یابد که منجر به کاهش قیمت الیاف کربن بر اساس آن می شود. فقط باید منتظر استفاده صنعتی از این روش باشیم.

منبع: popsci.com، عکس: upload.wikimedia.org