变废为宝新技术：植物残渣变身车用碳纤维 PAN的高强度与木质素的低成本相结合

摘要

华盛顿州立大学的研究人员成功将造纸废弃的木质素与聚丙烯腈混合，制成既强又便宜的车用碳纤维，实现了生物炼制厂的可持续发展。木质素作为一种生物炼制残留物，以往常通过燃烧处理，现转化为碳纤维后不仅降低成本，还提高了可持续性。研究人员将木质素与聚丙烯腈混合，制成强度足够的碳纤维，可用于汽车制造，如内部零件、铸件和轮胎框架。该技术的推广有望使生物炼制厂更具经济可行性，同时实现产品的可持续和便宜化。

正文

树木用来造纸之后产生的废弃物之一——木质素往往会通过燃烧进行处理，这种不可再生的行为其实是一种浪费。华盛顿州立大学的研究人员将这种木质素废弃物与聚丙烯腈混合，制成了既强又便宜的车用碳纤维，实现了生物炼制厂的可持续发展。

使用植物和树木来制造纸或乙醇等产品，会留下一种名为木质素的残留物，其是植物细胞壁的成分之一。剩余的木质素不是很有用，一般是被烧毁或被扔进垃圾填埋场。现在，研究人员报告说，将木质素转化为碳纤维，生产出一种较低成本的材料，其强度足以构建汽车或飞机的零件。

该项目的主要研究员Birgitte Ahring博士说：“木质素是一种复杂的芳族分子，主要是被燃烧以在生物炼制厂中产生蒸汽，这是一个相对低效的过程，不会产生很多价值。寻找更好的方法来使用剩余的木质素是真正的驱动力，我们希望使用生物炼制垃圾来创造价值，我们希望使用低价值的产品来创造高价值的产品，这将实现生物炼制厂的可持续发展。”

另外，在碳纤维方面也存在潜在的用途。用木质素制成的碳纤维将比目前生产的纤维更可持续，更便宜。现代汽车和飞机上所用的碳纤维通常由聚丙烯腈（PAN）制成，这是一种昂贵的不可再生聚合物。“PAN可以贡献碳纤维总成本的一半，”Jinxue Jiang博士说道，他是华盛顿州立大学Ahring实验室的博士后研究员，“我们的想法是通过使用可再生材料（如生物炼制木质素）来降低 制造碳纤维的成本。其他研究人员试图用100％的木质素制造碳纤维，但最终得到的纤维强度太弱。而我们希望将PAN的高强度与木质素的低成本相结合，以生产汽车用碳纤维。”

下一步，研究人员将在汽车制造厂测试他们的纤维是否可用于实际生产。Ahring说：“如果我们能够设法获得可用于汽车行业的纤维，我们将能够使生物炼制厂在经济上更具可行性，因此可以销售通常会被丢弃或燃烧的物质。而且产品将更加可持续和便宜。”