L'utilisation de plantes et d'arbres pour fabriquer des produits tels que le papier ou l'éthanol laisse un résidu appelé lignine, un composant des parois cellulaires végétales. Ces restes de lignine ne sont pas bons à grand-chose et sont souvent brûlés ou jetés dans des décharges. Maintenant, des chercheurs rapportent avoir transformé la lignine en fibre de carbone pour produire un matériau à moindre coût suffisamment solide pour fabriquer des pièces de voiture ou d'avion.

Les chercheurs présenteront leurs travaux aujourd'hui lors de la 254e réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society (ACS). ACS, la plus grande société scientifique du monde, tient la réunion ici jusqu'à jeudi. Il comporte près de 9, 400 présentations sur un large éventail de sujets scientifiques.

« La lignine est une molécule aromatique complexe qui est principalement brûlée pour produire de la vapeur dans une usine de bioraffinerie, un processus relativement inefficace qui ne crée pas beaucoup de valeur, " dit Birgitte Ahring, Doctorat., le chercheur principal du projet. « Trouver de meilleures façons d'utiliser les restes de lignine est vraiment le moteur ici. Nous voulons utiliser les déchets de bioraffinerie pour créer de la valeur. Nous voulons utiliser un produit à faible valeur pour créer un produit à haute valeur ajoutée, qui rendra les bioraffineries durables."

En outre, il y a des avantages potentiels du côté de la fibre de carbone de l'équation. La fibre de carbone fabriquée avec de la lignine serait plus durable et moins chère que les fibres actuellement produites. La fibre de carbone présente dans les voitures et les avions modernes est généralement fabriquée à partir de polyarylonitrile (PAN), ce qui est cher, polymère non renouvelable. « PAN peut contribuer à environ la moitié du coût total de fabrication de la fibre de carbone, " Jinxue Jiang, Doctorat., dit. Il est chercheur postdoctoral au laboratoire Ahring de la Washington State University. "Notre idée est de réduire le coût de fabrication de la fibre de carbone en utilisant des matériaux renouvelables, comme la lignine de bioraffinerie. » D'autres chercheurs ont essayé de fabriquer des fibres de carbone à partir de 100 pour cent de lignine, Jiang dit, mais s'est retrouvé avec une fibre trop faible pour l'industrie automobile. "Nous voulions combiner la haute résistance du PAN avec le faible coût de la lignine pour produire une fibre de carbone de qualité automobile."

Pour développer une fibre de carbone solide mais bon marché, L'équipe d'Ahring a mélangé de la lignine avec du PAN en quantités variables, de 0 à 50 pour cent. Ils ont fusionné les polymères en une seule fibre à l'aide d'un processus appelé filage à l'état fondu. "Vous élevez la température du mélange de polymères jusqu'à ce qu'il fonde, pour qu'il puisse couler, " dit Jiang. " Alors, vous faites tourner ces polymères jusqu'à ce que la fibre se forme." En utilisant une variété de méthodes, y compris la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, calorimétrie et microscopie électronique, les chercheurs ont évalué les caractéristiques structurelles et mécaniques des fibres. Ils ont découvert qu'ils pouvaient s'en tirer avec jusqu'à 20 à 30 % de lignine sans sacrifier la force. Les fibres de carbone de lignine pourraient, disent les chercheurs, ont des applications automobiles telles que des pièces internes, moulages et cadres de pneus.

Comme prochaine étape, les chercheurs apporteront leurs fibres à une usine de fabrication automobile pour tester leur résistance dans un scénario réel. « Si nous parvenons à obtenir une fibre utilisable dans l'industrie automobile, nous serons bien placés pour rendre les bioraffineries plus viables économiquement, afin qu'ils puissent vendre ce qu'ils jettent ou brûlent habituellement, " Ahring dit. " Et les produits seraient plus durables et moins chers. "