Die DITF haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Kohlenstofffasern aus Lignin herstellen lassen. Es verbraucht deutlich weniger Energie als die etablierten Verfahren und kommt ohne Lösungsmittel aus.
Aus Wasser gesponnene Lignin-Präkursorfasern (links), stabilisierte (Mitte) und carbonisierte Endlosfasern (rechts)
DITF
Im industriellen Maßstab werden Kohlenststofffasern gewöhnlich aus Polyacrylnitril (PAN) hergestellt. Der Prozess ist sehr energieintensiv und erzeugt zudem giftige Nebenprodukte. Der von den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung (DITF) entwickelte Prozess ersetzt nun das PAN für die Herstellung der Präkursorfasern durch Lignin. Der natürliche Rohstoff fällt in großen Mengen unter anderem als Abfallprodukt in der Papierproduktion an.
Innovativ an dem neuen Verfahren ist insbesondere die Herstellung der Endlosfasern aus Lignin. Dafür wird das Lignin zunächst aus Holz getrennt und zu einer wässrigen Lösung verarbeitet, aus der dann im Trockenspinnverfahren Endlosfasern gefertigt werden. Das Verfahren kommt ohne Lösungsmittel und giftige Additive aus.
Energieverbrauch um die Hälfte gesenkt
Die folgenden Herstellungsschritte – Stabilisierung in Heißluft und Carbonisierung im Hochtemperaturofen – ähneln dann zwar dem üblichen Prozess in der Kohlenstofffaserherstellung, allerdings trocknen die Ligninfasern deutlich schneller als die PAN-Fasern. Dadurch sinkt der Energieverbrauch um etwa die Hälfte.
Laut der Forschenden verfügen die ligninbasierten Fasern über vergleichbare mechanische Eigenschaften wie PAN-Fasern. Zudem soll sich mit dem neuen Verfahren in kürzerer Zeit viel mehr Material produzieren lassen. Profitieren könnten laut den Forschenden die Bau- und die Automobilbranche, die auf Kostensenkungen im Produktionsprozess angewiesen sind.