Il materiale di scarto dell'industria della carta e della cellulosa presto potrebbe essere trasformato in qualsiasi cosa, dalle racchette da tennis alle automobili.

"Abbiamo superato uno dei problemi più impegnativi del settore scoprendo come ricavare fibra di carbonio di buona qualità dai rifiuti, " ha detto il dottor Joshua Yuan, Texas A&M AgriLife Research scienziato e professore associato di patologia vegetale e microbiologia a College Station.

La ricerca è stata pubblicata di recente in chimica verde , la rivista peer-reviewed della Royal Society of Chemistry.

"La gente ha pensato di usare la lignina per produrre fibra di carbonio per molti anni, ma ottenere una buona qualità è stato un problema, "ha detto Yuan.

Circa 50 milioni di tonnellate di lignina, o parte strutturale di un impianto, si accumulano ogni anno come rifiuti dell'industria statunitense della carta e della pasta di cellulosa, Egli ha detto. Ulteriore lignina potrebbe provenire da bioraffinerie che utilizzano impianti per produrre etanolo, producendo ogni anno da 100 a 200 milioni di tonnellate di rifiuti di lignina. Eppure solo il 2% circa dei rifiuti di lignina viene attualmente riciclato in nuovi prodotti, ha detto Yuan.

"La lignina è considerata uno dei biopolimeri più abbondanti al mondo, " ha detto. "Tutti questi rifiuti si accumulano, e sarà fantastico usarlo per qualcosa."

Il team di ricerca di Yuan ha ottenuto diversi successi nella produzione di carburante e bioprodotti dalla lignina. Ma anche il processo di produzione dei biocarburanti lascia una grande scorta di rifiuti. Ciò li ha portati a considerare la possibilità di realizzare materiale in fibra di carbonio.

La fibra di carbonio non è un concetto nuovo. È stato utilizzato dal 1860, principalmente per le lampadine in origine, ed è noto per l'elevata resistenza, peso ridotto e tolleranza al calore.

Ma è stato costoso da produrre con mezzi tradizionali.

"Se non puoi produrre materiale in carbonio di qualità, non è proprio utile, "ha detto Yuan.

Quindi il team ha esaminato la lignina più da vicino.

"Quello che abbiamo scoperto è che la lignina è una miscela di molte molecole di molte dimensioni e proprietà chimiche diverse. Attraverso il frazionamento, abbiamo separato la lignina in parti diverse, e poi abbiamo scoperto che alcune parti della lignina sono molto buone per la produzione di fibre di carbonio di alta qualità, " Lui ha spiegato.

Il ricercatore ha notato che la lignina è una molecola complessa, ma quando l'alta densità, la parte ad alto peso molecolare è separata dal resto, ha una struttura uniforme che permette la formazione di fibra di carbonio di alta qualità.

"Stiamo ancora migliorando e perfezionando la qualità, ma alla fine questa fibra di carbonio potrebbe essere utilizzata per i mulini a vento, materiali sportivi e persino biciclette e automobili, " ha detto. "La fibra di carbonio è molto più leggera ma ha la stessa resistenza meccanica degli altri materiali utilizzati ora per quei prodotti. Questo materiale può essere utilizzato per molte applicazioni diverse.

"La bellezza di questa tecnologia è che ci consente di utilizzare completamente la lignina. Fondamentalmente ciò che facciamo è frazionare la lignina in modo che la frazione ad alto peso molecolare possa essere utilizzata per la fibra di carbonio e la frazione a basso peso molecolare possa essere utilizzata per bioplastiche e prodotti come il modificatore di legante per asfalto usato sulle strade."

Yuan immagina una bioraffineria integrata multi-flusso in cui la lignina è separata in un'unica posizione in modo che una varietà di materiali, le fibre di carbonio ad alta densità e le bioplastiche a bassa densità, insieme ai biocarburanti da materie prime vegetali come le erbe, potrebbe essere prodotto in una struttura.

"Quando siamo in grado di utilizzare la stessa biomassa per produrre cose diverse, che consente il miglior ritorno economico essendo sostenibile, " ha detto. "Alla fine ciò porterebbe ad aumentare i posti di lavoro e ad aumentare la crescita economica rurale.

"E l'intera catena di approvvigionamento è negli Stati Uniti, il che significa che i lavori sarebbero qui. La biomassa è coltivata, raccolto e trasportato qui. Sarebbe difficile spedire così tanti rifiuti in un altro paese per la produzione. Rimane tutto qui, "Ha detto Yuan. "Metterebbe insieme la produzione agricola e l'industria in una bioeconomia che produce prodotti rinnovabili".