Oglekļa šķiedras no augiem

Oglekļa šķiedras ir radījušas revolūciju daudzās mūsu dzīves jomās, piemēram, civilajā inženierijā, aviācijā un militārajā rūpniecībā. Tie ir piecas reizes stiprāki par tēraudu un tomēr ļoti viegli. Tie diemžēl ir arī salīdzinoši dārgi. Kolorādo Nacionālās atjaunojamās enerģijas laboratorijas pētnieku komanda ir izstrādājusi tehnoloģiju oglekļa šķiedru ražošanai no atjaunojamiem avotiem. Pateicoties tam, ir iespējams būtiski samazināt to cenu un vienlaikus samazināt siltumnīcefekta gāzu emisijas.

Oglekļa šķiedrām ir raksturīga augsta stingrība, augsta mehāniskā izturība un mazs svars. Pateicoties šīm īpašībām, tās ir izmantotas celtniecībā, tostarp jau daudzus gadus. lidmašīnas, sporta automašīnas, kā arī velosipēdi un tenisa raketes. Tos iegūst naftas izcelsmes polimēru (galvenokārt poliakrilnitrila) pirolīzes procesā, kas sastāv no daudzu stundu polimēru šķiedru karsēšanas līdz 3000 ℃ temperatūrā bez skābekļa un zem augsta spiediena. Tas pilnībā karbonizē šķiedru – nekas cits neatliek kā tikai ogleklis. Šī elementa atomi veido sakārtotu sešstūra struktūru (līdzīgi grafītam vai grafēnam), kas ir tieši atbildīga par oglekļa šķiedru neparastajām īpašībām.

Amerikāņi neplāno mainīt pašu pirolīzes stadiju. Tā vietā viņi vēlas mainīt veidu, kādā viņi ražo savu galveno izejmateriālu, poliakrilnitrilu. Šī polimēra sintēzei nepieciešams akrilnitrils, kas šobrīd veidojas jēlnaftas pārstrādes rezultātā. Kolorādo zinātnieki ierosina to aizstāt ar organiskajiem lauksaimniecības atkritumiem. No šādas biomasas iegūtos cukurus fermentē atlasīti mikroorganismi un pēc tam to produkti tiek pārvērsti akrilnitrilā. Ražošana turpinās kā parasti.

Atjaunojamo izejvielu izmantošana šajā procesā palīdzēs samazināt siltumnīcefekta gāzu emisijas atmosfērā. Palielināsies arī poliakrilnitrila pieejamība tirgū, kas izraisīs zemākas cenas uz tā bāzes veidotajām oglekļa šķiedrām. Atliek tikai gaidīt šīs metodes rūpniecisko izmantošanu.

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