Uhlíkové vlákna z rastlín

Uhlíkové vlákna spôsobili revolúciu v mnohých oblastiach nášho života, ako je stavebníctvo, letectvo a vojenský priemysel. Sú päťkrát pevnejšie ako oceľ a napriek tomu veľmi ľahké. Sú tiež, bohužiaľ, pomerne drahé. Tím výskumníkov z National Renewable Energy Laboratory v Colorade vyvinul technológiu na výrobu uhlíkových vlákien z obnoviteľných zdrojov. Vďaka tomu je možné výrazne znížiť ich cenu a zároveň znížiť emisie skleníkových plynov.

Uhlíkové vlákna sa vyznačujú vysokou tuhosťou, vysokou mechanickou pevnosťou a nízkou hmotnosťou. Vďaka týmto vlastnostiam sa v stavebníctve používajú už mnoho rokov. lietadlá, športové autá, ale aj bicykle a tenisové rakety. Získavajú sa procesom pyrolýzy polymérov ropného pôvodu (hlavne polyakrylonitrilu), ktorý spočíva v mnohohodinovom zahrievaní polymérnych vlákien pri teplotách do 3000 ℃, bez kyslíka a pod vysokým tlakom. Tým sa vlákno úplne zkarbonizuje – nezostane nič iné ako uhlík. Atómy tohto prvku tvoria usporiadanú šesťuholníkovú štruktúru (podobnú grafitu alebo grafénu), ktorá je priamo zodpovedná za mimoriadne vlastnosti uhlíkových vlákien.

Samotný stupeň pyrolýzy Američania meniť neplánujú. Namiesto toho chcú zmeniť spôsob výroby svojej hlavnej suroviny, polyakrylonitrilu. Syntéza tohto polyméru vyžaduje akrylonitril, ktorý v súčasnosti vzniká pri spracovaní ropy. Vedci z Colorada ho navrhujú nahradiť organickým odpadom z farmy. Cukry extrahované z takejto biomasy sú fermentované vybranými mikroorganizmami a následne sa ich produkty premieňajú na akrylonitril. Výroba pokračuje ako obvykle.

Používanie obnoviteľných surovín v tomto procese pomôže znížiť emisie skleníkových plynov do atmosféry. Zvýši sa aj dostupnosť polyakrylonitrilu na trhu, čo povedie k zníženiu cien uhlíkových vlákien na jeho báze. Zostáva len čakať na priemyselné využitie tejto metódy.

zdroj: popsci.com, foto: upload.wikimedia.org