Fibra de carbono, un material que ahora utiliza toda la industria, pero ¿y si en lugar de producirlo a partir del petróleo lo crean las plantas? El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) está trabajando en esta tendencia.
Un equipo interdisciplinario de científicos ha publicado los resultados de investigaciones experimentales sobre la conversión de biomasa lignocelulósica en un químico de base biológica llamado acrilonitrilo, el precursor clave para la producción de fibra de carbono.
Desde automóviles hasta bicicletas, aviones y naves espaciales, la fibra de carbono está ahora en todas partes. Los fabricantes de todo el mundo están tratando de hacer que estos vehículos sean más livianos, tanto para reducir el uso de combustible como el impacto ambiental.
La fibra de carbono es cinco veces más resistente que el acero, dos veces más rígida pero también más ligera. Esto lo hace ideal en numerosos campos. Pero hoy la industria depende de los productos derivados del petróleo. En cambio, las alternativas renovables podrían explotarse mejor.
L ' acritrionile es una sustancia química producida hoy a través de un proceso complejo del petróleo basado en una escala industrial. El propileno, derivado del petróleo o del gas natural, se mezcla con amoníaco, oxígeno y un catalizador. La reacción genera grandes cantidades de calor y cianuro de hidrógeno, un subproducto tóxico. Incluso el catalizador que se usa para fabricar acrilonitrilo hoy en día es bastante complejo y costoso, y los investigadores aún no comprenden completamente el mecanismo.
Para desarrollar nuevas ideas para la producción de acrilonitrilo a partir de materias primas renovables, el Departamento de Energía (DOE) ha invitado a varios laboratorios de investigación a producir acrilonitrilo a partir de residuos vegetales, como los resultantes del procesamiento de maíz, paja de trigo y arroz. de virutas de madera. Esta es la parte no comestible de la planta que se puede descomponer en azúcares, que a su vez se convierten en una amplia gama de bioproductos para uso diario.
Según los científicos de NREL, los azúcares lignocelulósicos de fuentes renovables pueden hacer que la fibra de carbono sea más barata y más ampliamente adoptada para las aplicaciones de transporte diarias.
"Si pudiéramos hacer esto de una manera económicamente sostenible, potencialmente podría desacoplar el precio del acrilonitrilo del petróleo y ofrecer una alternativa ecológica a la fibra de carbono sobre el uso de combustibles fósiles", dijo Gregg Beckham, del equipo NREL.
Para hacer esto, los científicos utilizaron un catalizador simple para una reacción química llamada nitrilación. Este último es aproximadamente tres veces menos costoso que el equivalente utilizado en el proceso a base de petróleo. Tampoco produce exceso de calor ni cianuro de hidrógeno que es tóxico. El proceso de base biológica genera solo agua y alcohol como subproductos.
El basado en acrilonitrilo de base biológica tiene varias ventajas sobre el proceso a base de petróleo que se utiliza en la actualidad. "Este es el meollo del estudio", dijo Beckham.
El siguiente paso será reducir el proceso para producir 50 kilogramos de acrilonitrilo. Los investigadores están colaborando con varias empresas, incluida una empresa catalizadora, para producir lo que se necesita para operaciones a escala piloto.
"Además de reducir la producción de acrilonitrilo, estamos encantados de utilizar esta poderosa y robusta química para fabricar otros materiales cotidianos a partir de recursos biológicos".
Puedes prescindir de aceite. La investigación fue publicada en Science.
Francesca Mancuso
