Menskalakan Produksi Serat Karbon Berkelanjutan: Terobosan dalam Inovasi Berbasis Lignin

Lignin, produk limbah dari produksi selulosa, dapat digunakan untuk meningkatkan kredensial keberlanjutan serat karbon. Profesor Jonny Blaker telah menunjukkan produksi di skala percontohan, membuka jalan bagi aplikasi industri.

Serat karbon adalah bahan penting untuk industri seperti kedirgantaraan dan otomotif, dihargai karena kekuatan dan sifatnya yang ringan. Namun, produksi serat karbon tradisional bergantung pada bahan berbasis minyak yang mahal, meningkatkan biaya dan dampak lingkungan.

Lignin – produk sampingan yang tersedia secara luas dari produksi selulosa, dengan sekitar 70 juta ton yang dihasilkan setiap tahun – menawarkan alternatif berkelanjutan yang menjanjikan. Biasanya diperlakukan sebagai limbah atau dibakar untuk energi, lignin memiliki potensi yang belum dimanfaatkan untuk aplikasi bernilai tinggi, termasuk manufaktur serat karbon generasi berikutnya.

Dari lab ke skala pilot

Mitra industri Lixea sebelumnya telah berkolaborasi dengan Imperial College London, di mana para peneliti mengembangkan teknologi yang dipatenkan untuk mengubah lignin menjadi serat karbon pada skala laboratorium kecil (produksi 1ml). Proses ini memanfaatkan dua inovasi utama:

• Teknologi cairan ionik – melarutkan berbagai lignin sambil memungkinkan cairan didaur ulang setelah pembentukan serat.
• Polyvinyl Alkohol (PVA) – Polimer yang tidak beracun dan dapat terbiodegradasi digunakan sebagai bantuan pemintalan.

Pendekatan ini tidak hanya memungkinkan produksi serat konten lignin tinggi (75-90%) dengan struktur dan hasil yang sangat baik tetapi juga secara signifikan mengurangi biaya. Dengan mengganti prekursor berbasis minyak bumi dengan cairan lignin dan ionik-baik biaya produksi bahan terbarukan, berbiaya lebih rendah, dan lebih sedikit toksik dapat dipotong tiga hingga lima kali.

Kemampuan Manchester untuk meningkatkan

Untuk memvalidasi teknologi ini dalam skala, para peneliti di University of Manchester, yang dipimpin oleh Jonny Blaker, Profesor Biomaterials menciptakan demonstrasi skala percontohan di platform teknologi serat, di Henry Royce Institute, menggunakan garis pemintalan yang basah. Lignin bersumber dari pabrik percontohan Lixea, yang menggunakan cairan ionik yang sama untuk mengekstrak lignin dari limbah kayu, memastikan penyelarasan proses dengan teknologi perusahaan yang ada.

Tim Manchester menguji tiga lignin yang berbeda – dua dari pohon serbuk gergaji Spruce, dan satu dari Bagasse, produk sampingan dari produksi gula – dengan lignin yang diturunkan dari bagasse terbukti paling efektif, memungkinkan pemintalan serat terus menerus pada skala pilot untuk pertama kalinya.

Pembelajaran Utama dan Pengembangan Masa Depan

Beberapa wawasan kritis muncul dari persidangan. Pertama, kontrol pengeringan sangat penting untuk mencegah penyusutan serat. Kedua, solusi lignin menjadi lebih kental dari waktu ke waktu, membutuhkan penyesuaian untuk mempertahankan kualitas. Dan ketiga, desain spinneret mempengaruhi keseragaman serat, menyoroti kebutuhan untuk penyempurnaan lebih lanjut.

Melalui langkah -langkah selanjutnya termasuk penyulingan pengeringan serat, pengumpulan, dan proses karbonisasi, yang akan sangat penting untuk meningkatkan teknologi terobosan ini di Inggris.

Tonggak sejarah untuk serat karbon berkelanjutan

Keberhasilan Manchester dalam meningkatkan teknologi baru ini menandai langkah signifikan menuju produksi serat karbon berkelanjutan yang layak secara komersial.

Kami senang menggunakan kemampuan kami untuk menunjukkan potensi peningkatan proses perintis ini untuk menciptakan alternatif berbiaya rendah dan terbarukan untuk manufaktur konvensional. Berkat peralatan dan keahlian yang tersedia di fasilitas pilot kami, kami dapat menghasilkan serat kontinu menggunakan lignin dari lixea, mengatasi tantangan utama dalam formulasi dan pengeringan serat, sementara juga memastikannya dapat bekerja dengan teknologi fraksinasi kayu Lixea. Percobaan ini merupakan langkah yang signifikan menuju membuat serat karbon yang efektif dan terbarukan menjadi kenyataan.

Masa depan inovasi serat karbon

Dengan kemajuan berkelanjutan dan kolaborasi industri, serat karbon berbasis lignin dapat segera menjadi alternatif yang dapat diukur secara komersial, berkinerja tinggi, dan ramah lingkungan untuk bahan turunan minyak bumi. Peran perintis Manchester dalam peningkatan teknologi memperkuat posisinya sebagai pemimpin dalam inovasi material dan manufaktur berkelanjutan.

Temui Peneliti

Jonny Blaker, Profesor dalam Biomaterials, bidang penelitian prinsip adalah i) Bahan komposit hierarkis bio yang terinspirasi dan ii) bahan canggih yang berasal dari biologi sintetis, dengan penekanan pada aplikasi medis. Dia saat ini memimpin proyek pada bahan medis bioaktif, fotolitografi digital tanpa topeng untuk permukaan pencetakan/pola 3D, pengembangan bio-ink untuk pencetakan/biofabrikasi 3D, permukaan eksploitasi dan antarmuka untuk produksi bahan, pemrosesan serat, terutama nanofibre melalui pukulan solusi pukulan solusi solusi dan solusi pukulan solusi untuk solusi pukulan solusi pukulan solusi dan solusi pukulan solusi solusi solusi solusi dan solusi hantaman solusi solusi pukulan solusi dan solusi pukulan solusi pukulan solusi dan solusi pukulan solusi pukulan solusi dan solusi hembus solusi solusi solusi solusi blow solution thin solution blow solution thin solution blow solution solit Berputar termasuk sutra yang berasal dari biologi sintetis, serta komposit bentuk-morphing.