El uso de plantas y árboles para fabricar productos como papel o etanol deja un residuo llamado lignina, un componente de las paredes celulares de las plantas. Esa lignina sobrante no sirve para mucho y, a menudo, se quema o se tira a los vertederos. Ahora, Los investigadores informan de la transformación de la lignina en fibra de carbono para producir un material de menor costo lo suficientemente fuerte como para fabricar piezas de automóviles o aviones.

Los investigadores presentarán su trabajo hoy en la 254ª Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química Estadounidense (ACS). ACS, la sociedad científica más grande del mundo, está celebrando la reunión aquí hasta el jueves. Cuenta con casi 9, 400 presentaciones sobre una amplia gama de temas científicos.

"La lignina es una molécula aromática compleja que se quema principalmente para producir vapor en una planta de biorrefinería, un proceso relativamente ineficiente que no genera mucho valor, "dice Birgitte Ahring, Doctor., el investigador principal del proyecto. "Encontrar mejores formas de usar la lignina sobrante es realmente el factor impulsor aquí. Queremos usar los desechos de la biorrefinería para crear valor. Queremos usar un producto de bajo valor para crear un producto de alto valor, lo que hará que las biorrefinerías sean sostenibles ".

Además, hay beneficios potenciales en el lado de la fibra de carbono de la ecuación. La fibra de carbono hecha con lignina sería más sostenible y menos costosa que las fibras que se producen actualmente. La fibra de carbono que se encuentra en los automóviles y aviones modernos generalmente está hecha de poliarilonitrilo (PAN), que es caro, polímero no renovable. "PAN puede aportar aproximadamente la mitad del costo total de fabricación de fibra de carbono, "Jinxue Jiang, Doctor., dice. Es becario postdoctoral en el laboratorio Ahring de la Universidad Estatal de Washington. "Nuestra idea es reducir el costo de fabricación de fibra de carbono mediante el uso de materiales renovables, como la lignina de la biorrefinería ". Otros investigadores han intentado fabricar fibras de carbono a partir del 100% de lignina, Jiang dice, pero terminó con una fibra demasiado débil para la industria automotriz. "Queríamos combinar la alta resistencia del PAN con el bajo costo de la lignina para producir una fibra de carbono de grado automotriz".

Para desarrollar una fibra de carbono resistente pero barata, El equipo de Ahring mezcló lignina con PAN en diferentes cantidades, de 0 a 50 por ciento. Fusionaron los polímeros en una sola fibra mediante un proceso llamado hilado por fusión. "Elevas la temperatura de la mezcla de polímeros hasta que se derrita, para que pueda fluir "Dice Jiang". Entonces, giras estos polímeros se funde hasta que se forma la fibra ". Usando una variedad de métodos, incluida la espectroscopia de resonancia magnética nuclear, calorimetría y microscopía electrónica, los investigadores evaluaron las características estructurales y mecánicas de las fibras. Descubrieron que podían salirse con la suya con hasta un 20-30 por ciento de lignina sin sacrificar la fuerza. Las fibras de carbono de lignina podrían, los investigadores dicen, tienen aplicaciones automotrices como partes internas, fundiciones y armazones de neumáticos.

Como siguiente paso, los investigadores llevarán sus fibras a una planta de fabricación de automóviles para probar su resistencia en un escenario del mundo real. "Si podemos conseguir una fibra que pueda utilizarse en la industria del automóvil, estaremos en una buena posición para hacer que las biorrefinerías sean más viables económicamente, para que puedan vender lo que normalmente tirarían o quemarían, Ahring dice. "Y los productos serían más sostenibles y menos costosos".