El uso de plantas y árboles para hacer productos como papel o etanol deja un residuo llamado lignina, un componente de las paredes celulares de las plantas. Esa sobrante de lignina no es buena para mucho y a menudo se quema o arroja a los vertederos. Ahora, los investigadores informantransformando la lignina en fibra de carbono para producir un material de bajo costo lo suficientemente fuerte como para construir piezas de automóviles o aviones.
Los investigadores presentarán su trabajo hoy en la 254ª Reunión y Exposición Nacional de la American Chemical Society ACS.
"La lignina es una molécula aromática compleja que se quema principalmente para producir vapor en una planta de biorrefinería, un proceso relativamente ineficiente que no crea mucho valor", dice Birgitte Ahring, Ph.D., investigadora principal delproyecto. "Encontrar las mejores formas de usar los restos de lignina es realmente el motor aquí. Queremos usar residuos de biorrefinería para crear valor. Queremos usar un producto de bajo valor para crear un producto de alto valor, que hará que las biorrefinerías sean sostenibles".
Además, existen beneficios potenciales en el lado de la fibra de carbono de la ecuación. La fibra de carbono hecha con lignina sería más sostenible y menos costosa que las fibras que se producen actualmente. La fibra de carbono que se encuentra en los automóviles y aviones modernos generalmente está hecha de poliarilonitriloPAN, que es un polímero caro y no renovable. "El PAN puede contribuir con aproximadamente la mitad del costo total de la fabricación de fibra de carbono", dice Jinxue Jiang, Ph.D. Es un becario postdoctoral en el laboratorio de Ahring enUniversidad Estatal de Washington. "Nuestra idea es reducir el costo de producir fibra de carbono mediante el uso de materiales renovables, como la lignina de biorrefinería". Otros investigadores han intentado fabricar fibras de carbono a partir de lignina al 100 por ciento, dice Jiang, pero terminaron con una fibra demasiado débil.para la industria automotriz: "Queríamos combinar la alta resistencia del PAN con el bajo costo de la lignina para producir una fibra de carbono para automóviles".
Para desarrollar una fibra de carbono fuerte pero barata, el equipo de Ahring mezcló lignina con PAN en cantidades variables, del 0 al 50 por ciento. Fusionaron los polímeros en una sola fibra usando un proceso llamado hilado por fusión ". Eleva la temperatura de la"Mezcla de polímeros hasta que se derrita, para que pueda fluir", dice Jiang. "Luego, hace girar estos polímeros hasta que se forma la fibra". Utilizando una variedad de métodos, incluyendo espectroscopía de resonancia magnética nuclear, calorimetría y microscopía electrónica, los investigadores evaluaroncaracterísticas estructurales y mecánicas de las fibras. Descubrieron que podían salirse con un 20-30 por ciento de lignina sin sacrificar la resistencia. Las fibras de carbono de lignina podrían, según los investigadores, tener aplicaciones automotrices como partes internas, piezas fundidas y marcos de neumáticos.
Como siguiente paso, los investigadores llevarán sus fibras a una planta de fabricación de automóviles para probar su resistencia en un escenario del mundo real. "Si logramos obtener una fibra que pueda usarse en la industria automotriz, lo haremosestar en una buena posición para hacer que las biorrefinerías sean económicamente más viables, de modo que puedan vender lo que generalmente desecharían o quemarían ", dice Ahring." Y los productos serían más sostenibles y menos costosos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Sociedad Americana de Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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