ألياف الكربون من النباتات

أحدثت ألياف الكربون ثورة في العديد من مجالات حياتنا مثل الهندسة المدنية والطيران والصناعة العسكرية. إنها أقوى بخمس مرات من الفولاذ ومع ذلك فهي خفيفة للغاية. كما أنها ، للأسف ، باهظة الثمن نسبيًا. طور فريق من الباحثين في المختبر الوطني للطاقة المتجددة في كولورادو تقنية لإنتاج ألياف الكربون من مصادر متجددة. بفضل هذا ، من الممكن تقليل سعرها بشكل كبير وفي نفس الوقت تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

تتميز ألياف الكربون بالصلابة العالية والقوة الميكانيكية العالية والوزن المنخفض. نظرًا لهذه الخصائص ، فقد تم استخدامها في البناء ، بما في ذلك لسنوات عديدة. الطائرات والسيارات الرياضية وكذلك الدراجات ومضارب التنس. يتم الحصول عليها في عملية الانحلال الحراري للبوليمرات ذات الأصل النفطي (بشكل رئيسي البولي أكريلونيتريل) ، والتي تتكون في ساعات عديدة من تسخين ألياف البوليمر عند درجات حرارة تصل إلى 3000 درجة مئوية ، بدون أكسجين وتحت ضغط مرتفع. يؤدي هذا إلى كربنة الألياف تمامًا - لم يتبق سوى الكربون. تشكل ذرات هذا العنصر بنية سداسية مرتبة (تشبه الجرافيت أو الجرافين) ، وهي مسؤولة بشكل مباشر عن الخصائص غير العادية لألياف الكربون.

لا يخطط الأمريكيون لتغيير مرحلة الانحلال الحراري نفسها. بدلاً من ذلك ، يريدون تغيير الطريقة التي يصنعون بها مادتهم الخام الرئيسية ، بولي أكريلونيتريل. يتطلب تصنيع هذا البوليمر مادة الأكريلونيتريل ، والتي تتشكل حاليًا نتيجة لمعالجة النفط الخام. يقترح علماء كولورادو استبدالها بمخلفات المزارع العضوية. يتم تخمير السكريات المستخرجة من هذه الكتلة الحيوية بواسطة كائنات دقيقة مختارة ثم يتم تحويل منتجاتها إلى أكريلونيتريل. يستمر الإنتاج كالمعتاد.

سيساعد استخدام المواد الخام المتجددة في هذه العملية على تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي. سيزداد أيضًا توافر البولي أكريلونيتريل في السوق ، مما سيؤدي إلى انخفاض أسعار ألياف الكربون القائمة عليه. يبقى فقط انتظار الاستخدام الصناعي لهذه الطريقة.

المصدر: popsci.com ، الصورة: upload.wikimedia.org