Kohlenstofffasern aus Pflanzen
Kohlenstofffasern haben viele Bereiche unseres Lebens revolutioniert, beispielsweise den Bauingenieurwesen, die Luftfahrt und die Militärindustrie. Sie sind fünfmal stärker als Stahl und dennoch sehr leicht. Leider sind sie auch relativ teuer. Ein Forscherteam des National Renewable Energy Laboratory in Colorado hat eine Technologie zur Herstellung von Kohlenstofffasern aus erneuerbaren Quellen entwickelt. Dadurch ist es möglich, ihren Preis deutlich zu senken und gleichzeitig die Treibhausgasemissionen zu reduzieren.
Carbonfasern zeichnen sich durch hohe Steifigkeit, hohe mechanische Festigkeit und geringes Gewicht aus. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie im Bauwesen eingesetzt, auch seit vielen Jahren. Flugzeuge, Sportwagen sowie Fahrräder und Tennisschläger. Sie werden bei der Pyrolyse von Polymeren aus Erdöl (hauptsächlich Polyacrylnitril) gewonnen, bei der Polymerfasern viele Stunden lang auf Temperaturen bis zu 3000 ° C ohne Sauerstoff und unter hohem Druck erhitzt werden. Dadurch wird die Faser vollständig karbonisiert – es bleibt nichts als Kohlenstoff übrig. Die Atome dieses Elements bilden eine geordnete hexagonale Struktur (ähnlich wie Graphit oder Graphen), die direkt für die außergewöhnlichen Eigenschaften von Kohlenstofffasern verantwortlich ist.
Die Amerikaner planen nicht, die Pyrolysestufe selbst zu verändern. Stattdessen wollen sie die Art und Weise ändern, wie sie ihren Hauptrohstoff Polyacrylnitril herstellen. Für die Synthese dieses Polymers ist Acrylnitril erforderlich, das derzeit bei der Rohölraffinierung gewonnen wird. Wissenschaftler aus Colorado schlagen vor, es durch organische landwirtschaftliche Abfälle zu ersetzen. Aus dieser Biomasse gewonnene Zucker werden von ausgewählten Mikroorganismen fermentiert und ihre Produkte anschließend in Acrylnitril umgewandelt. Die Produktion läuft wie gewohnt weiter.
Der Einsatz nachwachsender Rohstoffe in diesem Prozess wird dazu beitragen, den Ausstoß von Treibhausgasen in die Atmosphäre zu reduzieren. Auch die Verfügbarkeit von Polyacrylnitril auf dem Markt wird zunehmen, was zu niedrigeren Preisen für darauf basierende Carbonfasern führen wird. Es bleibt nur noch auf den industriellen Einsatz dieser Methode zu warten.
Quelle: popsci.com, Foto: upload.wikimedia.org
