Onderzoekers van de Technische Universiteit van München onderzoeken het gebruik van algen om koolstofvezel te maken

Bron | Technische Universiteit van München

Onderzoekers van de Technische Universiteit van München (TUM, München, Duitsland) hebben gewerkt aan de ontwikkeling van een proces dat gebruik maakt van halofiele algen, algen die gedijen in hoge zoutconcentraties, om CO₂ te verwijderen uit de atmosfeer en vervolgens om koolstofvezel te maken.

Volgens Thomas Brück, die samen met een team aan het hoofd van het project staat in het Algae Cultivation Center van de Technische Universiteit van München, zet het proces atmosferische CO₂ om. in biomassa, een organisch materiaal dat wordt gebruikt als hernieuwbare energiebron, en in een volgende fase algenolie. De algenolie wordt geproduceerd door een fase van uitputting van voedingsstoffen, waarbij stikstof wordt beperkt in het kweekmedium, waardoor de ophoping van lipiden wordt veroorzaakt.

"Vervolgens hydrolyseren we de algenolie, zodat we de vrije vetzuren daadwerkelijk uit de glycerolruggengraat splitsen", legt Brück uit. De vetzuren worden vervolgens gebruikt om biobrandstoffen, chemicaliën voor de smeermiddelenindustrie of thermoplasten te genereren, zegt hij. Het resterende glycerolresidu wordt omgezet in acrylonitril, dat wordt gepolymeriseerd om polyacrylonitril (PAN) op te leveren, de voorloper voor ongeveer 90% van de huidige koolstofvezelproductie.

Hoewel de PAN-precursor via standaardmiddelen kan worden gepyrolyseerd, heeft TUM ook een pyrolyseproces ontwikkeld dat de PAN-vezels carboniseert met behulp van parabolische zonnereflectoren - gebogen zonnespiegels - om koolstofvezels te verkrijgen in een CO₂ neutrale manier.

"We doen de pyrolyse in gefocusseerde glazen buizen in het midden van die spiegels", zegt Brück. “Daar kun je zelfs temperaturen tot 3.000ºC genereren, en met die technologie ben je volledig emissievrij en ook nog eens goedkoper omdat je zonlicht gebruikt.”

Volgens Brück heeft de koolstofvezel die is gemaakt met PAN op basis van algen dezelfde chemische samenstelling als de klassieke koolstofvezels die momenteel worden gebruikt en dezelfde fysieke eigenschappen als de koolstofvezels die uit aardoliebronnen komen.

"En omdat we de thermoplasten die we uit het vetzuurgedeelte genereren kunnen combineren met de koolstofvezel, kunnen we nu daadwerkelijk 3D-afdrukbare koolstofvezelcomposieten maken", zegt Brück. TUM werkt momenteel ook samen met een partner om CO₂ . te ontwikkelen negatieve bouwmaterialen zoals met koolstofvezel composiet versterkt graniet uit de op algen gebaseerde koolstofvezel.