Havacılık ve otomotiv endüstrilerinde önemli bir malzeme olan karbon elyaf, mukavemeti ve hafifliği ile öne çıkıyor. Ancak, geleneksel üretim yöntemleri yüksek maliyetleri ve çevresel etkileri nedeniyle endüstriyi zorluyor. Imperial College London ve Manchester Üniversitesi'nden bilim insanları, bu soruna yenilikçi bir çözüm, lignin bazlı karbon elyaf üretimini geliştirdi.
ATIK MALZEMEDEN DEĞERLİ ÜRETİME
Yıllık yaklaşık 70 milyon ton üretilen ve genellikle atık olarak değerlendirilen lignin, karbon elyaf üretiminde sürdürülebilir bir alternatif olarak öne çıkıyor. Lignin bazlı üretim süreci, maliyetleri azaltırken çevresel etkileri en aza indiriyor.
TEKNOLOJİK ATILIM
Lignin bazlı üretim süreci iki önemli yeniliğe dayanıyor:
İyonik sıvı teknolojisi: Farklı lignin türlerini çözebilen ve süreç sonrası geri dönüştürülebilen bir yöntem.
Polivinil alkol (PVA): Toksik olmayan ve biyo-güvenli eğirme yardımcısı.
Bu yöntem, lignin oranı yüksek elyaf üretimini mümkün kılarak maliyetleri üç ila beş kat düşürme potansiyeli taşıyor. Geleneksel petrol bazlı öncüllerin yerine lignin ve iyonik sıvıların kullanımı, sürdürülebilir ve ekonomik bir üretim süreci sunuyor.
ÖLÇEKLENMİŞ ÜRETİM BAŞARISI
Manchester Üniversitesi’nden araştırma ekibi, Henry Royce Enstitüsü’nde pilot ölçekli bir üretim testi gerçekleştirdi. Odun atıklarından elde edilen lignin kullanılarak üç farklı lignin türü denendi. En etkili sonuç ise şeker üretiminin bir yan ürünü olan küspe türevi lignin ile elde edildi ve ilk kez pilot ölçekte kesintisiz elyaf üretimi sağlandı.
Bu teknolojiyi büyük ölçekte doğrulamak için, Manchester Üniversitesi'nden araştırmacılar, Fiber Teknolojisi Platformu'nda ıslak eğirme hattını kullanarak pilot ölçekli bir uygulama gerçekleştirdiler. Manchester ekibi, ikisi ladin talaşından, biri de şeker üretiminin yan ürünü olan küspeden olmak üzere üç farklı lignini test etti. Küspeden elde edilen ligninin en etkili olduğu kanıtlandı ve ilk kez pilot ölçekte sürekli elyaf eğirme olanağı sağladı.
KRİTİK ADIMLAR
Testlerden elde edilen bulgular, üretimin optimizasyonu için önemli ipuçları sundu. Elyaf büzülmesini önlemek için kurutma süreçlerinin dikkatle kontrol edilmesi gerektiği ve lignin çözeltilerinin zamanla daha viskoz hale geldiği tespit edildi. Ayrıca, eğirme cihazı tasarımının elyaf homojenliği üzerindeki etkileri gözlemlendi ve bu konuda iyileştirme çalışması gerekiyor. Şu ana kadar araştırma ekibi, 5 metre uzunluğa kadar kesintisiz elyaf üretmeyi başardı. Bir sonraki aşamada ise elyaf kurutma, toplama ve karbonizasyon süreçlerinin iyileştirilerek teknolojinin daha geniş ölçekli üretime adapte edilmesi hedefleniyor.
ÇEVRE DOSTU VE TİCARİ BİR ALTERNATİF
Ekip, bu denemeyi uygun maliyetli ve yenilenebilir karbon elyaf üretme hedefine ulaşmada büyük bir adım olarak görüyor. Manchester Üniversitesi’nin liderlik ettiği bu inovasyon, karbon elyaf üretimini daha sürdürülebilir hale getirme yolunda devrim niteliğinde bir gelişme olarak görülüyor. Lignin bazlı karbon elyaf, endüstriyel ölçekte uygulanabilir hale gelirse, çevre dostu ve ekonomik bir alternatif olarak küresel pazarda yerini alabilir.
