新方法利用微藻制造环保碳纤维

碳纤维在航空、风能和轻型建筑领域发挥着至关重要的作用。然而，传统的碳纤维生产依赖于石油衍生材料，对环境造成了显著影响。由慕尼黑工业大学（TUM）牵头的一个研究联盟开发了一种新的生产方法，利用可再生原材料制造碳纤维。

碳纤维的新型生产工艺

碳纤维以其质轻、高强度和耐用性而闻名。它们被广泛应用于碳纤维增强塑料，用于制造飞机、车辆、风力涡轮机以及自行车、网球拍、滑雪板等运动器材。这些材料通常使用丙烯腈生产，而丙烯腈主要来源于石油基丙烯。

慕尼黑工业大学自然科学学院维尔纳・西门子合成生物技术教席的研究人员探索了利用具有光合活性的微藻来提取油脂。托马斯・布鲁克教授表示，这些微藻在光合作用过程中吸收二氧化碳，并以藻油的形式储存起来。随后，研究人员通过化学工艺从这些油脂中提取甘油。

弗劳恩霍夫界面工程与生物技术研究所（IGB）开发了一种催化工艺，将生物基甘油转化为丙烯腈 —— 碳纤维生产的关键原材料。该工艺在弗劳恩霍夫 IGB 的施特劳宾分所已达到成熟水平，现已准备好进行规模化生产，以实现工业应用。

全球碳基解决方案领军企业西格里碳素（SGL Carbon）负责这些可持续碳纤维的工业化生产。该公司生产出了 50k 大丝束碳纤维，每束由 50,000 根单丝组成，符合公认的行业机械强度标准。这些纤维随后被用于制造复合层压板。

欧洲航空航天集团空客作为关联合作伙伴参与了“绿色碳” 项目。该公司使用碳纤维复合材料制造飞机和直升机部件，并一直在探索更可持续的生产方法。空客对各种生产路径进行了技术筛选和生命周期评估。受评估结果的鼓舞，空客启动了示范项目，包括 2024 年一架使用源自可再生材料的碳纤维制造的研究直升机首飞。这次测试证实了该技术在航空领域应用的可行性。

需要进一步的研究与开发

“绿色碳” 项目取得成功后，该联盟打算进一步优化这项技术，并扩大其在工业应用中的使用范围。这种生产方法还可能适用于可持续制造丙烯酸 —— 丙烯酸是许多聚合物的关键成分，但目前仍多由化石资源制成。

来源：慕尼黑工业大学