Los materiales de fibra de carbono están ganando popularidad debido a su amplia gama de aplicaciones en el transporte aeroespacial, automotriz, ferroviario, dispositivos médicos de alta gama y equipos deportivos. Sus propiedades de alta resistencia han traído una nueva esperanza para el desarrollo en muchas industrias. La fibra de carbono se puede clasificar en tipos a base de petróleo y biografía. En la actualidad, la fibra de carbono a base de petróleo tiene un rendimiento superior y un mayor volumen de producción que la fibra de carbono a base de bio, pero esta última aún tiene un potencial significativo.
La fibra de carbono a base de petróleo domina el mercado
Los productos de fibra de carbono a base de petróleo son actualmente los líderes del mercado. Estos incluyen fibras de carbono basadas en poliacrilonitrilo (PAN), basadas en tono y basadas en viscosa. Las fibras de carbono a base de sartén representan más del 90%de la producción total de fibra de carbono, las fibras basadas en tono representan aproximadamente el 7%y las fibras basadas en viscosa representan aproximadamente el 1%. Esta diferencia se debe principalmente a diferencias en el rendimiento y la dificultad de procesamiento. La fibra de carbono a base de sartén es el producto dominante en el mercado y la piedra angular de la posición del mercado de fibra de carbono a base de petróleo.
La fibra de carbono es un increíble filamento delgado hecho de cristales de carbono casi puros con un diámetro de micrómetros 5 - 10. Tiene cinco veces la resistencia mecánica y el doble de la dureza del acero. La fibra de carbono se realizó originalmente de materiales a base de plantas como la celulosa y el rayón, pero luego fue reemplazada por productos a base de petróleo debido a su menor costo y mejor rendimiento.
Para hacer fibra de carbono, el petróleo se procesa primero en una sartén altamente tóxica. Se dibuja en filamentos finos y luego se calienta en hornos sin oxígeno. Sin embargo, este proceso de producción consume una energía considerable y genera numerosas emisiones y toxinas. A diferencia del pasado cuando el costo era la principal preocupación, la sostenibilidad ahora es más crítica y el petróleo ya no es tan barato.
¿Por qué desarrollar fibra de carbono a base de bio?
En comparación con las fibras a base de sartén, la fibra de carbono a base de bio tiene un rendimiento de gama media a baja. Entonces, ¿por qué desarrollarlo? Esto requiere comprender los inconvenientes de la fibra de carbono a base de petróleo.
La producción de fibra de carbono a base de petróleo es intensiva en energía, produce sustancias dañinas y perjudica el medio ambiente. Además, los productos de fibra de carbono son difíciles de reciclar, lo que resulta en altos costos de producción y dificultades posteriores al procesamiento. Para reducir los costos de producción y la dependencia de las materias primas fósiles, la investigación sobre los precursores de fibra de carbono de base biológica está ganando atención. Por ejemplo, se exploran lignina, glicerina y azúcares lignocelulósicos como materias primas alternativas.
La protección del medio ambiente es un problema global apremiante y un consenso entre todos los países. Aunque los materiales de fibra de carbono tienen ventajas obvias, no son amigables con el medio ambiente. Por lo tanto, los científicos buscan soluciones, y la "neutralidad de carbono" se ha convertido en una fuerza impulsora para el desarrollo de la fibra de carbono a base de bio. La fibra de carbono a base de petróleo no puede reemplazar la fibra de carbono a base de bio, y en el futuro, ambos tipos se desarrollarán en paralelo. La clave es qué dirección verá mayores avances y logros.
