Uhlíkové vlákno, materiál, který nyní používá celé odvětví, ale co když, místo aby ho vyrábělo z ropy, bylo vytvořeno rostlinami? Na tomto trendu pracuje Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie (NREL).
Interdisciplinární tým vědců zveřejnil výsledky experimentálních výzkumů přeměny lignocelulózové biomasy na biochemickou látku zvanou akrylonitril, klíčový předchůdce výroby uhlíkových vláken.
Uhlíková vlákna jsou nyní všude, od automobilů po kola, letadla a kosmické lodě. Výrobci z celého světa se snaží tato vozidla odlehčit, a to jak ke snížení spotřeby paliva, tak k dopadu na životní prostředí.
Uhlíkové vlákno je pětkrát silnější než ocel, dvakrát tak tuhé, ale také lehčí. Díky tomu je ideální v mnoha oblastech. Dnes se však průmysl spoléhá na ropné produkty. Místo toho by mohly být lépe využity obnovitelné alternativy.
L ' acritrionile je chemická látka, která se dnes vyrábí složitým ropným procesem založeným na průmyslovém měřítku. Propylen odvozený od ropy nebo zemního plynu je smíchán s amoniakem, kyslíkem a katalyzátorem. Reakce vytváří velké množství tepla a kyanovodíku, je toxický vedlejší produkt. Dokonce i katalyzátor, který se dnes používá k výrobě akrylonitrilu, je poměrně složitý a drahý a vědci stále plně nerozumí mechanismu.
Za účelem vývoje nových nápadů pro výrobu akrylonitrilu z obnovitelných surovin vyzvalo ministerstvo energetiky (DOE) různé výzkumné laboratoře k výrobě akrylonitrilu z rostlinných odpadů, například těch, které vznikají při zpracování kukuřice, pšeničné slámy a rýže. z dřevěných hoblin. Jedná se o nepoživatelnou část rostliny, kterou lze rozložit na cukry, které se zase přeměňují na širokou škálu produktů na biologické bázi pro každodenní použití.
Podle vědců NREL mohou být lignocelulózové cukry z obnovitelných zdrojů schopny učinit uhlíková vlákna levnějšími a obecněji přijatými pro každodenní přepravní aplikace.
„Pokud bychom to dokázali ekonomicky udržitelným způsobem, mohlo by to potenciálně oddělit cenu akrylonitrilu od ropy a nabídnout zelenou alternativu k uhlíkovým vláknům před použitím fosilních paliv,“ řekl Gregg Beckham z týmu NREL.
Vědci k tomu použili jednoduchý katalyzátor pro chemickou reakci zvanou nitrylace. Ten je asi třikrát levnější než ekvivalent použitý v ropném procesu. Rovněž neprodukuje přebytečné teplo nebo kyanovodík, který je toxický. Biologický proces vytváří pouze vodu a alkohol jako vedlejší produkty.
Ten, který je založen na bioakrylonitrilu, má několik výhod oproti dnes používanému ropnému procesu. „To je podstata studie,“ řekl Beckham.
Dalším krokem bude zmenšení procesu na výrobu 50 kilogramů akrylonitrilu. Vědci spolupracují s několika společnostmi, včetně katalyzátorové společnosti, na výrobě toho, co je nezbytné pro pilotní provoz.
„Kromě snižování produkce akrylonitrilu jsme nadšeni, že používáme tuto výkonnou a robustní chemii k výrobě dalších materiálů pro každodenní použití z biologických zdrojů.“
Můžete to udělat bez oleje. Výzkum byl publikován v časopise Science.
Francesca Mancuso
