Els materials de fibra de carboni estan guanyant popularitat a causa de la seva àmplia gamma d’aplicacions en aeroespacial, automoció, transport ferroviari, dispositius mèdics de gamma alta i equipament esportiu. Les seves propietats d’alta resistència han aportat una nova esperança de desenvolupament en moltes indústries. La fibra de carboni es pot classificar en tipus basats en petroli i basats en bio. Actualment, la fibra de carboni basada en el petroli té un rendiment superior i un volum de producció superior al de la fibra de carboni basada en bio, però aquest últim encara té un potencial important.
La fibra de carboni basada en el petroli domina el mercat
Actualment, els productes de fibra de carboni basats en el petroli són els líders del mercat. Aquests inclouen fibres de carboni basades en poliacrilonitril (PAN), basades en terreny i viscosa. Les fibres de carboni basades en PAN representen més del 90%de la producció total de fibra de carboni, les fibres basades en el terreny de joc representen aproximadament el 7%i les fibres basades en viscosa representen aproximadament un 1%. Aquesta diferència es deu principalment a diferències en el rendiment i la dificultat de processament. La fibra de carboni basada en PAN és el producte dominant del mercat i la pedra angular de la posició del mercat de fibra de carboni basada en el petroli.
La fibra de carboni és un sorprenent filament prim fet de cristalls de carboni gairebé pur amb un diàmetre de micròmetres 5 - 10. Té cinc vegades la força mecànica i el doble de la duresa de l’acer. La fibra de carboni es feia originalment a partir de materials vegetals com la cel·lulosa i el rayon, però després es va substituir per productes basats en el petroli a causa del seu menor cost i un millor rendiment.
Per fer fibra de carboni, el petroli es processa per primera vegada en paella altament tòxica. S’extreu en filaments fins i s’escalfa en forns sense oxigen. Tot i això, aquest procés de producció consumeix una energia considerable i genera nombroses emissions i toxines. A diferència del passat, quan el cost era la preocupació principal, la sostenibilitat és ara més crítica i el petroli ja no és tan barat.
Per què desenvolupar fibra de carboni basada en bio?
En comparació amb les fibres basades en PAN, la fibra de carboni basada en bio té un rendiment de gamma mitjana a baixa. Llavors, per què desenvolupar -lo? Això requereix comprendre els inconvenients de la fibra de carboni basada en el petroli.
La producció de fibra de carboni basada en el petroli és intensiva energètica, produeix substàncies nocives i perjudica el medi ambient. A més, els productes de fibra de carboni són difícils de reciclar, donant lloc a costos de producció elevats i dificultats post-processament. Per reduir els costos de producció i la dependència de les matèries primeres fòssils, la investigació sobre els precursors de fibra de carboni basat en bio està cridant atenció. Per exemple, els sucres de lignina, glicerina i lignocel·lulòsica s’exploren com a matèries primeres alternatives.
La protecció ambiental és un problema global urgent i un consens entre tots els països. Tot i que els materials de fibra de carboni tenen avantatges evidents, no són respectuosos amb el medi ambient. Per tant, els científics busquen solucions i la "neutralitat del carboni" s'ha convertit en un motor per al desenvolupament de fibra de carboni basada en bio. La fibra de carboni basada en el petroli no pot substituir la fibra de carboni basada en bio i, en el futur, ambdós tipus es desenvoluparan en paral·lel. La clau és quina direcció veurà més avenços i èxits.
