Уменьшение веса транспортных средств сократит количество топлива, необходимого для их работы. В исследовании, недавно опубликованном в журнале Chemical Engineering Journal, ученые химически модифицировали промышленные отходы и переработали их в легкий конструкционный материал, который можно использовать при создании автомобилей.

Новая разработка сэкономит топливо в сфере частного и коммерческого транспорта, а также сократит вредные выбросы за счет уменьшения количества потребляемого топлива. Чем легче автомобиль — тем меньше дизеля он «просит».

Исследователи начали с крафт-лигнина, побочного продукта обычного процесса варки целлюлозы. Крафт-лигнин — один из основных отходов бумажной промышленности, объем которого составляет около 50 млн тонн в год. Отработанный лигнин обычно сжигается для получения тепла, однако при этом также выделяется СО₂ в окружающую среду. Химическая переработка крафт-лигнина в более полезный материал повысит экологичность производства бумаги в целом.

«Мы провели химическую модификацию полимера крафт-лигнина, а именно ацетилирование, — объясняет первый автор исследования, Ласло Сабо. — Оптимизация степени ацетилирования имела решающее значение для наших исследований».

Контролируемая реакция была важна для оптимизации способности крафт-лигнина быть совместимым с другим полимером — полиакрилонитрилом. Цель — получение качественных углеродных волокон для создания искусственного композита. Если ацетилирование выполнено неверно, углеродные волокна будут низкого качества.

Сетка из тонких углеродных волокон, изготовленная в оптимизированных условиях (слева направо: электроспряденные волокна, термостабилизированные волокна, углеродные волокна). Предоставлено: Университет Канадзавы.

В итоге ученым удалось создать тонкие однородные волокна без термической обработки, ухудшающей качество волокна. При использовании модифицированного полимера волокнистый мат показал почти трехкратное улучшение механической прочности.

Подобные инженерные композиты широко используются в космических аппаратах, автомобилях, пластике, бетоне и многих других продуктах и технологиях. Когда эти исследователи минимизируют затраты на изготовление своих новых углеродных волокон, возможно, автомобили будущего станут легче, долговечнее и экономичнее. Учитывая, что каждая отрасль промышленности использует транспорт, каждый будет экономить деньги, и каждый бизнес будет более экологичен.