Biokarbonska vlakna za laganije betonske konstrukcije
Naučnici sve intenzivnije rade na razvoju karbonskih vlakana koji se, umesto od fosilnih goriva, prave od biomaterijala kako bi se stvorio održiviji materijal.
Baš kao što bi biokarbonska vlakna mogla da imaju svoju veliku primenu u izradi lakih električnih automobila koja bi imala veći domet, tako bi i na polju građevine ona mogla da značajno olakšaju konstrukcije. Naime, primena ovih vlakana u betonu mogla bi da zameni čelik omogućavajući tako izgradnju ultratankih struktura koja su znatno laganija od konvencionalnih, piše Dezeen.
Karbonska vlakna su veoma tanke niti koja su pet puta jača od čelika.
„Ovo je čudesan materijal jer je nosi velike sile zatezanja, a ipak lagan u poređenju sa čelikom. Primenjene sirovine potiču od nafte, ali pokušavamo to da promenimo. Sada su karbonska vlakna u mnogo većoj potražnji nego što su bila.“, rekao je Dr Erik Frank, rukovodilac razvoj karbonskih vlakana i novih materijala na nemačkom Institutu za istraživanje tekstila i vlakana u Denendorfu.
Karbonska vlakna na biljnoj bazi
Karbonska vlakna su veoma tanke niti, od skoro potpuno čistih kristala ugljenika, a kao takva ona su pet puta jača od čelika. Ovaj materijal se prvobitno pravio od biljnih sirovina, sve dok niža cena i bolje performanse verzija dobijenih od fosilnih goriva nisu učinila da karbonska vlakna na biljnoj bazi postanu neodrživa.
Ipak, proizvodni proces koji koristi fosilna goriva zahteva ogromne količine energije i stvara velike emisije ugljenika. Kako bi se dobila vlakna, nafta se prvo prerađuje u visoko toksični poliakrilonitril (PAN), od kog se zatim formiraju tanke niti.
Dr Erik Frank smatra da ukoliko želimo da i dalje koristimo karbonska vlakna, a da ona budu ugljenično neutralna, čitav proces mora da doživi transformaciju.
Lignin daje nadu
On ističe da pre nekoliko godina slabo ko je mislio o emisiji ugljenika i jedino su bili bitni troškovi. „U današnje vreme održivost je mnogo važnija a i nafta više nije toliko jeftina, te je sada druga priča.“
Frank sa svojim timom radi na istraživanju lignina, supstance koja se nalazi u većini biljaka i koja je nusprodukt u papirnoj industriji. Njegova ideja se bazira na pretvaranju lignina u karbonska vlakna.
Trebalo bi istaći da karbonska vlakna na bio bazi neće zameniti vlakna na PAN bazi.
„Radimo sa ligninom kao sirovinom, koji se kao nusprodukt akumulira u ogromnim količinama u industriji papira. Obično se dodaju betonu ili asfaltu ili se spaljuje. Mi od njega želimo da napravimo karbonska vlakna. Da bismo ovo uspeli, koristimo hemijske metode kako bi lignin očistili i doveli ga u odgovarajući oblik. Onda ga možemo pretvoriti u karbonska vlakna, što pokušavamo da uradimo direktno u vodi, umesto da koristimo toksične rastvarače.“, rekao je Frank.
Ipak, trebalo bi istaći da karbonska vlakna na bio bazi neće zameniti vlakna na PAN bazi. To će biti samo drugo tržište, koje će raditi paralelno.
Karbonska vlakna na PAN bazi su u širokoj primeni u proizvodnji aviona i automobila, kao i bicikala, teniskih reketa i vetrogeneratora. Zbog svoje izuzetne lakoće može znatno da poboljša performanse proizvoda i smanji energetske potrebe. Međutim, skupo ih je proizvoditi i imaju sve lošiju reputaciju zbog svoje neodrživosti.
„U izgradnji aviona već se koriste kao standard, a automobilska industrija bi želela da pređe na ugljenična vlakna ali je to za sada preskupo i nije dovoljno održivo.“, istakao je Frank.
Primena u arhitekturi
Karbonska vlakna su svoju primenu počela da imaju i u arhitekturi, odnosno građevini. Prošle godine su započeti radovi na prvoj zgradi čiji je beton ojačan karbonskim vlaknima. CUBE, dvospratna zgrada koju su projektovali Henn Architekten, pri Tehničkom Univerzitetu u Drezdenu trebalo bi da bude završena kasnije ove godine.
„Već se u malim razmerama dešava da se beton ojačava karbonskim vlaknima, ali to još uvek nije u fazi masovnog usvajanja. Jedna od prednosti je što možete beton na ovaj način učiniti mnogo tanjim a da i dalje nosi velika opterećenja, te se mogu projektovati raznovrsni oblici. Generalni cilj je smanjenje ogromne količine betona koja se danas koristi.“
Biokarbonska vlakna na vidiku
Karbonska vlakna na bio bazi nastajala bi od prirodnih materijala, te bi i na taj način doprinosila održivosti. Standardna karbonska vlakna se donekle mogu reciklirati. Naime, od njih se reciklažom mogu stvarati novi proizvodi ali sa svakim ciklusom materijal postaje sve gori i na kraju se ipak mora odložiti ili spaliti.
Imajući u vidu da je svest o održivosti sve veća, moguće je da će vremenom doći do većeg broja istraživanja i razvoja na polju karbonskih vlakana na bio bazi.
„Sve industrije su primorane da smanje emisiju CO2. Čak i vazduhoplovne kompanije, poput Airbusa teže ka održivim karbonskim vlaknima. Radimo na korišćenju biljnih sirovina i na njihovom direktnom pretvaranju u karbonska vlakna. To znači da smo ugljenik uzeli iz vazduha preko biljaka, umesto da dodajemo ugljenik iz fosilnih goriva poput nafte ili uglja u atmosferu“, dodao je Frank.
Kad ste već ovde…
