TUM innoveert koolstofvezelproductie door halofiele algen CO2 vast te leggen

Bron | Technische Universiteit München

Onderzoekers van de Technische Universiteit München (TUM, München, Duitsland) werken aan een proces dat halofiele algen, algen die bloeien in hoge zoutconcentraties, gebruikt om CO₂ uit de atmosfeer te verwijderen en vervolgens koolstofvezel te produceren.

Volgens Thomas Brück, die het project leidt samen met een team van het Algae Cultivation Center van de Technische Universiteit München, converteert het proces atmosferische CO₂ in biomassa, een organisch materiaal dat als hernieuwbare energiebron dient, en in een volgende stap in algenolie. De algenolie wordt geproduceerd door een voedingsstofdepletiefase waarbij stikstof beperkt is in het kweekmedium, wat de accumulatie van lipiden trigger.

“We hydrolyseren vervolgens de algenolie zodat we de vrije vetzuren van de glycerol-ruggen scheiden,” legt Brück uit. De vetzuren worden gebruikt om biobrandstoffen, chemicaliën voor de smeerstoffenindustrie of thermoplasten te genereren, zegt hij. De overgebleven glycerolrest wordt omgezet in acrylonitril, dat gepolymereerd wordt tot polyacrylonitril (PAN), de voorloper voor ongeveer 90% van de huidige koolstofvezelproductie.

Hoewel de PAN-voorloper via standaardmethoden pyrolyse kan ondergaan, heeft TUM ook een pyrolyseproces ontwikkeld dat de PAN-vezels verkoolt met parabolische zonnereflectoren — gebogen zonnespiegels — om koolstofvezels op een CO₂-neutrale manier te produceren.

“We doen de pyrolyse in gefocuste glazen buizen in het midden van die spiegels,” zegt Brück. “Daar kunt u temperaturen tot 3.000ºC genereren, en met die technologie bent u volledig emissievrij en ook goedkoper omdat u zonlicht gebruikt.”

Volgens Brück heeft de koolstofvezel die met algen-gebaseerde PAN gecreëerd is, dezelfde chemische samenstelling als klassieke koolstofvezels die nu in gebruik zijn en dezelfde fysieke eigenschappen als die koolstofvezels die afkomstig zijn van petrochemicalische bronnen.

“En aangezien we de thermoplasten die we genereren uit het vetzure deel met de koolstofvezel kunnen combineren, kunnen we eigenlijk nu 3D-printbare koolstofvezelcomposieten maken,” zegt Brück. TUM werkt ook momenteel met een partner aan de ontwikkeling van CO₂ negatieve bouwmaterialen zoals koolstofvezelcomposiet-versterkte graniet uit de algen-gebaseerde koolstofvezel.