L'utilizzo di piante e alberi per realizzare prodotti come carta o etanolo lascia dietro di sé un residuo chiamato lignina, un componente delle pareti cellulari delle piante. Quella lignina avanzata non serve a molto e spesso viene bruciata o gettata nelle discariche. Ora, i ricercatori riferiscono di trasformare la lignina in fibra di carbonio per produrre un materiale a basso costo abbastanza forte da costruire parti di automobili o aerei.

I ricercatori presenteranno oggi il loro lavoro al 254th National Meeting &Exposition dell'American Chemical Society (ACS). SINDROME CORONARICA ACUTA, la più grande società scientifica del mondo, terrà la riunione qui fino a giovedì. È dotato di quasi 9, 400 presentazioni su un'ampia gamma di argomenti scientifici.

"La lignina è una molecola aromatica complessa che viene principalmente bruciata per produrre vapore in un impianto di bioraffineria, un processo relativamente inefficiente che non crea molto valore, "dice Birgitte Ahring, dottorato di ricerca, il ricercatore principale del progetto. "Trovare modi migliori per utilizzare la lignina avanzata è davvero il motore qui. Vogliamo utilizzare i rifiuti della bioraffineria per creare valore. Vogliamo utilizzare un prodotto di basso valore per creare un prodotto di alto valore, che renderà le bioraffinerie sostenibili".

Inoltre, ci sono potenziali benefici dal lato della fibra di carbonio dell'equazione. La fibra di carbonio prodotta con lignina sarebbe più sostenibile e meno costosa delle fibre attualmente prodotte. La fibra di carbonio che si trova nelle auto moderne e negli aerei è tipicamente costituita da poliarilonitrile (PAN), che è costoso, polimero non rinnovabile. "PAN può contribuire per circa la metà del costo totale della produzione di fibra di carbonio, "Jinxue Jiang, dottorato di ricerca, dice. È un borsista post-dottorato nel laboratorio Ahring della Washington State University. "La nostra idea è quella di ridurre i costi per la produzione della fibra di carbonio utilizzando materiali rinnovabili, come la lignina della bioraffineria." Altri ricercatori hanno cercato di produrre fibre di carbonio dal 100% di lignina, Jiang dice, ma è finito con una fibra troppo debole per l'industria automobilistica. "Volevamo combinare l'elevata resistenza del PAN con il basso costo della lignina per produrre una fibra di carbonio di qualità automobilistica".

Per sviluppare una fibra di carbonio resistente ma economica, Il team di Ahring ha mescolato lignina con PAN in quantità variabili, dallo 0 al 50 per cento. Hanno fuso i polimeri insieme in un'unica fibra usando un processo chiamato melt spinning. "Alzi la temperatura della miscela polimerica finché non si scioglie, così può fluire, " Jiang dice. "Allora, fai filare questo polimero si scioglie fino a quando la fibra si forma." Usando una varietà di metodi, compresa la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare, calorimetria e microscopia elettronica, i ricercatori hanno valutato le caratteristiche strutturali e meccaniche delle fibre. Hanno scoperto che potevano cavarsela con fino al 20-30 percento di lignina senza sacrificare la forza. Le fibre di carbonio di lignina potrebbero, dicono i ricercatori, avere applicazioni automobilistiche come parti interne, fusioni e telai di pneumatici.

Come passo successivo, i ricercatori porteranno le loro fibre in uno stabilimento di produzione di automobili per testare la loro forza in uno scenario reale. "Se riusciamo a ottenere una fibra che può essere utilizzata nell'industria automobilistica, saremo in una buona posizione per rendere le bioraffinerie più redditizie dal punto di vista economico, così possono vendere ciò che di solito scarterebbero o brucerebbero, " Afferma Ahring. "E i prodotti sarebbero più sostenibili e meno costosi".