식물의 탄소 섬유

탄소 섬유는 토목 공학, 항공 및 군사 산업과 같은 우리 삶의 많은 영역에 혁명을 일으켰습니다. 강철보다 XNUMX배 강하면서도 매우 가볍습니다. 그들은 또한 불행히도 상대적으로 비쌉니다. 콜로라도에 있는 국립재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory)의 연구팀은 재생에너지원으로부터 탄소섬유를 생산하는 기술을 개발했다. 덕분에 가격을 획기적으로 낮추는 동시에 온실가스 배출량도 줄일 수 있다.

탄소 섬유는 높은 강성, 높은 기계적 강도 및 가벼운 무게가 특징입니다. 이러한 특성으로 인해 수년 동안 건설에 사용되었습니다. 비행기, 스포츠카, 자전거, 테니스 라켓. 그들은 산소없이 고압 하에서 최대 3000 ℃의 온도에서 폴리머 섬유를 여러 시간 가열하는 석유계 폴리머 (주로 폴리 아크릴로 니트릴)의 열분해 과정에서 얻습니다. 이것은 섬유를 완전히 탄화시킵니다. 탄소 외에는 아무것도 남지 않습니다. 이 원소의 원자는 정돈된 육각형 구조(흑연 또는 그래핀과 유사)를 형성하며, 이는 탄소 섬유의 놀라운 특성에 직접적으로 영향을 미칩니다.

미국인들은 열분해 단계 자체를 변경할 계획이 없습니다. 대신 그들은 주요 원료인 폴리아크릴로니트릴을 만드는 방식을 바꾸고 싶어합니다. 이 중합체의 합성에는 아크릴로니트릴이 필요하며, 이는 현재 원유 가공의 결과로 생성됩니다. 콜로라도 과학자들은 그것을 유기농 농장 폐기물로 대체할 것을 제안하고 있습니다. 이러한 바이오매스에서 추출한 당은 선별된 미생물에 의해 발효된 후 그 생성물이 아크릴로니트릴로 전환됩니다. 생산은 정상적으로 계속됩니다.

이 과정에서 재생 가능한 원료를 사용하면 대기로 배출되는 온실 가스를 줄이는 데 도움이 됩니다. 시장에서 폴리아크릴로니트릴의 가용성도 증가하여 이를 기반으로 하는 탄소 섬유의 가격이 낮아질 것입니다. 이 방법의 산업적 사용을 기다리는 것만 남아 있습니다.

출처: popsci.com, 사진: upload.wikimedia.org