La fibre de carbone, un matériau maintenant utilisé par toute l'industrie, mais si au lieu de la produire à partir de pétrole, elle était créée par des plantes? Le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) travaille sur cette tendance.
Une équipe interdisciplinaire de scientifiques a publié les résultats d'enquêtes expérimentales sur la conversion de la biomasse lignocellulosique en un produit chimique biosourcé appelé acrylonitrile, le précurseur clé de la production de fibre de carbone.
Des voitures aux vélos, en passant par les avions et les vaisseaux spatiaux, la fibre de carbone est désormais partout. Les constructeurs du monde entier tentent de rendre ces véhicules plus légers, à la fois pour réduire la consommation de carburant et l'impact environnemental.
La fibre de carbone est cinq fois plus résistante que l'acier, deux fois plus rigide mais aussi plus légère. Cela le rend idéal dans de nombreux domaines. Mais aujourd'hui, l'industrie dépend des produits pétroliers. Au lieu de cela, les alternatives renouvelables pourraient être mieux exploitées.
L' acritrionile est un produit chimique produit aujourd'hui grâce à un procédé pétrolier complexe à l'échelle industrielle. Le propylène, dérivé du pétrole ou du gaz naturel, est mélangé avec de l'ammoniac, de l'oxygène et un catalyseur. La réaction génère de grandes quantités de chaleur et de cyanure d'hydrogène, un sous-produit toxique. Même le catalyseur utilisé pour fabriquer l'acrylonitrile aujourd'hui est assez complexe et coûteux, et les chercheurs ne comprennent toujours pas entièrement le mécanisme.
Pour développer de nouvelles idées de production d'acrylonitrile à partir de matières premières renouvelables, le Département de l'Énergie (DOE) a invité différents laboratoires de recherche à produire de l'acrylonitrile à partir de déchets végétaux, tels que ceux issus de la transformation du maïs, de la paille de blé et du riz. des copeaux de bois. C'est la partie non comestible de la plante qui peut être décomposée en sucres, qui à leur tour sont convertis en une large gamme de produits biosourcés pour un usage quotidien.
Selon les scientifiques du NREL, les sucres lignocellulosiques provenant de sources renouvelables pourraient rendre la fibre de carbone moins chère et plus largement adoptée pour les applications de transport quotidiennes.
«Si nous pouvions faire cela d'une manière économiquement durable, cela pourrait potentiellement découpler le prix de l'acrylonitrile du pétrole et offrir une alternative verte à la fibre de carbone par rapport à l'utilisation de combustibles fossiles», a déclaré Gregg Beckham, de l'équipe NREL.
Pour ce faire, les scientifiques ont ensuite utilisé un simple catalyseur pour une réaction chimique appelée nitrylation. Ce dernier est environ trois fois moins cher que l'équivalent utilisé dans le procédé à base de pétrole. Il ne produit pas non plus de chaleur excessive ni de cyanure d'hydrogène qui est toxique. Le procédé biosourcé ne génère que de l'eau et de l'alcool comme sous-produits.
Celui à base d'acrylonitrile biosourcé présente plusieurs avantages par rapport au procédé à base de pétrole actuellement utilisé. "C'est le nœud de l'étude", a déclaré Beckham.
La prochaine étape consistera à réduire le processus pour produire 50 kilogrammes d'acrylonitrile. Les chercheurs collaborent avec plusieurs entreprises, y compris une société de catalyseurs, pour produire ce qui est nécessaire pour des opérations à l'échelle pilote.
"En plus de réduire la production d'acrylonitrile, nous sommes ravis d'utiliser cette chimie puissante et robuste pour fabriquer d'autres matériaux de tous les jours à partir de ressources biologiques."
Vous pouvez vous passer d'huile. La recherche a été publiée dans Science.
Francesca Mancuso
