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Composites im Leichtbau Lignin als Rohstoffquelle für Bio-Carbonfasern

| Redakteur: Peter Königsreuther

Der Trend zum Faserverbundwerkstoff-Leichtbau steigert den Bedarf an günstigen Verstärkungsfasern. Damit dieser befriedigt werden kann, suchen Forscher jetzt schon nach Alternativrohstoffen, aus denen hochwertige Fasern wirtschaftlich hergestellt werden können.

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Hochwertige Carbonfasern aus Polyacrylnitril (PAN) sind ein wichtiger Bestandteil von Composites. Um fossile Rohstoffe zu schonen und den steigenden Bedarf zu decken, soll Lignin das PAN bald ersetzen.
Hochwertige Carbonfasern aus Polyacrylnitril (PAN) sind ein wichtiger Bestandteil von Composites. Um fossile Rohstoffe zu schonen und den steigenden Bedarf zu decken, soll Lignin das PAN bald ersetzen.
(Bild: ITCF)

Als Public-Private Partnership (PPP) startet jetzt ein europäisches Forschungsprojekt, das die Entwicklung von auf Lignin basierenden Carbonfasern fokussiert. Die so gefertigten Fasern sollen hochwertig werden, damit sie zum Einsatz in Faserverbundwerkstoffen genutzt werden können. Außer namhaften Unternehmen und Forschungsinstitutionen aus ganz Europa beteiligt sich auch das ITCF Denkendorf an diesem zukunftsweisenden Projekt. Ziel des als „Libre-Projekt“ (Lignin Based Carbon Fibres for Composites) bezeichneten Vorhabens ist die Entwicklung neuer, biobasierter Compositematerialien. Lignin aus der Zellstoff- und Papiererzeugung soll dabei als Alternative zum bisherigen Rohstoff untersucht werden.

Polyacrylnitril-Standard durch Bio-Alternative ersetzbar

Das bisherige Ausgangsmaterial, welches für die Herstellung von Carbonfasern verwendet wird, ist der Kunststoff Polyacrylnitril (PAN). Dieses Polymer wird bis dato aus fossilen Rohstoffen gewonnen, die bekanntlich immer knapper werden. Die Möglichkeit, das PAN durch Biomaterialien zu ersetzen, bedeutet einen neuen Weg zu gehen, um ressourcenschonend die steigende Nachfrage nach brauchbaren Carbonfasern auch in Zukunft zu decken. Lignin bietet sich für dieses Ziel besonders gut an, weil es als Zellstoffmaterial in der Papiererzeugung in großen Mengen quasi als Abfall anfällt. Außerdem ist der Kohlenstoffanteil von Lignin relativ hoch. Das ist eine sehr gute Voraussetzung für die wirtschaftliche Gewinnung hochqualitativer biobasierter Carbonfasern.

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Den bisherigen Rohstoff zu ersetzen, ist aber bei Weitem nicht das einzige Ziel dieses Forschungsprojektes, an dem das ITCF beteiligt ist: Die Umwandlung der sogenannten Präkursorfaser (das ist die Faser aus dem Ausgangsmaterial) in eine Carbonfaser geschieht bisher über einen energie- und kostenintensiven thermischen Prozess. Neu ist jetzt die Idee, den Aufwand durch den Einsatz von Mikrowellen und Hochfrequenzstrahlung als effiziente Wärmequellen zu reduzieren. Dadurch können ligninbasierte Carbonfasern wesentlich günstiger und somit wettbewerbsfähiger hergestellt werden.

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