Изучение применения водорослей для изготовления углеродного волокна
26-11-2019 Coatings Today 132

Исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM, Мюнхен, Германия) разрабатывают процесс, в котором используются галофильные водоросли, произрастающие в условиях высокой концентрации соли, для удаления CO2 из атмосферы и последующего изготовления углеродного волокна.

По словам Томаса Брюка, руководителя проекта, работающего с командой ученых в Центре разведения морских водорослей при Мюнхенском техническом университете, данный процесс преобразует CO2 из атмосферы в биомассу, органический материал, используемый в качестве возобновляемого источника энергии. На последующем этапе процесса получают масло водорослей. Масло водорослей производят на этапе истощения питательных веществ, при ограниченном содержании азота в среде культивирования, что способствует накоплению липидов.

"Затем мы гидролизуем масло водорослей и фактически отделяем свободные жирные кислоты от глицеринового остова", - поясняет Брюк. Затем жирные кислоты используют для создания биотоплива, химических веществ для производства смазок и термопласта. Из оставшегося глицерина получают акрилонитрил, который полимеризуют для получения полиакрилонитрила, исходного вещества для производства 90% углеродного волокна на сегодняшний день.

Поскольку полиакрилонитрильный прекурсор можно подвергнуть пиролизу стандартными методами, исследователи из TUM также разработали процесс пиролиза для карбонизации полиакрилонитрильных волокон с использованием параболических солнечных отражателей (изогнутых солнечных зеркал), чтобы получить углеродное волокно без вредного воздействия CO2.

"Мы выполняем пиролиз в стеклянных трубках с фокусировкой в центре этих зеркал", - говорит Брюк. "Фактически там можно обеспечить температуру до 3000ºC, и данная технология абсолютно не производит выбросов, при этом она дешевле благодаря использованию солнечного света".

По словам Брюка, углеродное волокно из полиакрилонитрила на основе водорослей обладает химическим составом, аналогичным современным углеродным волокнам, а также теми же физическими свойствами, что и углеродные волокна из нефти.

"А поскольку мы можем объединить термопласт, который получаем из жирных кислот, с углеродным волокном, то мы фактически можем создавать композиционные материалы из углеродного волокна, пригодные для 3D-печати", - говорит Брюк. Институт также сотрудничает с партнером в разработке строительных материалов без негативного воздействия CO2, например, композитного гранита, армированного углеродным волокном на основе водорослей.