Date le preoccupazioni per il riscaldamento globale del clima, i ricercatori stanno lavorando duramente per ridurre al minimo la quantità di carburante che tutti noi usiamo nella vita di tutti i giorni. Ridurre il peso dei veicoli ridurrà la quantità di carburante necessaria per alimentarli, e rimettere i soldi in tasca.

In uno studio recentemente pubblicato su Giornale di ingegneria chimica , ricercatori dell'Università di Kanazawa hanno modificato chimicamente un prodotto di scarto industriale, e lo ha trasformato in un possibile materiale strutturale leggero. Questo sviluppo può aumentare il risparmio di carburante del trasporto privato e commerciale.

I ricercatori hanno iniziato con la lignina Kraft, un sottoprodotto di un comune processo di spappolamento del legno. Le cartiere di solito bruciano lignina Kraft per generare energia, perché è difficile da usare per qualsiasi cosa tranne che per scopi specializzati. La trasformazione chimica della lignina Kraft in un materiale più utile migliorerebbe la sostenibilità ambientale della produzione di carta.

"Abbiamo eseguito una modifica chimica del polimero di lignina Kraft nota come acetilazione, ", afferma il primo autore László Szabó. "L'ottimizzazione dell'entità dell'acetilazione è stata fondamentale per il nostro sforzo di ricerca".

Una reazione controllata era importante per ottimizzare la capacità della lignina di Kraft di essere compatibile con un altro polimero chiamato poliacrilonitrile, e quindi preparare fibre di carbonio di qualità creando un composito ingegnerizzato. Se c'è troppo poca o troppa acetilazione, le fibre di carbonio sono di bassa qualità.

"La nostra reazione è stata abbastanza mite, producendo solo un prodotto secondario piuttosto benigno, l'acetone, senza modificare la polidispersione della lignina Kraft, " spiega Kenji Takahashi, co-autore senior. "Siamo così stati in grado di mescolare la lignina Kraft con il poliacrilonitrile per ottenere una soluzione drogante per l'elettrofilatura contenente segmenti polimerici più compatibili e alla fine fabbricare fibre di carbonio di qualità".

I tappetini in fibra di carbonio dei ricercatori contengono fibre uniformi fini, senza che il trattamento termico diminuisca la qualità della fibra. Infatti, rispetto alla lignina Kraft non modificata, utilizzando il polimero modificato il materassino in fibra ha mostrato un miglioramento di quasi 3 volte della resistenza meccanica.

"Le prestazioni meccaniche delle nostre fibre sono attribuibili alla struttura grafitica su misura dei materiali, " spiega Szabó. "Questo risultato è dovuto alle migliori interazioni polimeriche che portano a una rete polimerica più allineata che viene poi sottoposta al trattamento termico".

I compositi ingegnerizzati sono comuni nei veicoli spaziali, macchine, plastica, calcestruzzo, e molti altri prodotti e tecnologie. Quando questi ricercatori riducono al minimo il costo di preparazione delle loro nuove fibre di carbonio, forse i veicoli del futuro saranno più leggeri, più durevole, e più efficiente dal punto di vista del carburante. Dato che ogni settore utilizza i trasporti, tutti risparmieranno denaro e ogni azienda sarà più sostenibile dal punto di vista ambientale.