Koltrefjaefni öðlast vinsældir vegna margs konar notkunar í geimferðum, bifreiðum, járnbrautarflutningum, hágæða lækningatækjum og íþróttabúnaði. Hástyrkur eiginleikar þess hafa valdið nýrri von um þróun í mörgum atvinnugreinum. Hægt er að flokka koltrefjar í jarðolíubundnar og lífrænu tegundir. Sem stendur hefur jarðolíu-byggð kolefnistrefja betri afköst og hærra framleiðslurúmmál en kolefnistrefjar sem byggir á lífrænum, en sá síðarnefndi hefur enn verulegan möguleika.
Jarðolíubundið kolefnistrefjar ræður yfir markaðnum
Petroleum-undirstaða koltrefjaafurðir eru sem stendur markaðsleiðtogar. Má þar nefna pólýakrýlonitrile (PAN) - byggð, kasta byggð og viskósa byggð kolefnis trefjar. PAN-byggðar kolefnistrefjar eru yfir 90%af heildar framleiðslu á kolefnistrefjum, timbur sem byggir á kasta eru um það bil 7%og viskósa-byggðar trefjar eru um það bil 1%. Þessi munur er aðallega vegna mismunur á frammistöðu og vinnsluörðugleikum. PAN-undirstaða kolefnistrefjar eru ríkjandi vara á markaðnum og hornsteinn á markaðsstöðu koltrefja sem byggir á kolefnistrefjum.
Kolefnistrefjar eru ótrúleg þunn þráð úr næstum hreinum kolefniskristöllum með þvermál 5 - 10 míkrómetra. Það hefur fimm sinnum vélrænan styrk og tvöfalt hörku stáls. Kolefnistrefjar voru upphaflega gerðir úr plöntubundnum efnum eins og sellulósa og rayon, en var síðar skipt út fyrir jarðolíuafurðir vegna lægri kostnaðar og betri afkösts.
Til að búa til koltrefjar er jarðolía fyrst unnið í mjög eitrað pönnu. Það er dregið í fínar þráðir og síðan hitað í súrefnislausum ofnum. Hins vegar neytir þetta framleiðsluferli umtalsverða orku og býr til fjölmörg losun og eiturefni. Ólíkt áður þegar kostnaður var aðal áhyggjuefnið er sjálfbærni nú mikilvægari og jarðolía er ekki lengur eins ódýr.
Af hverju að þróa lífrænu kolefnistrefja?
Í samanburði við PAN-byggðar trefjar, hefur lífræn kolefnistrefja miðjan til lágmark afköst. Svo af hverju að þróa það? Þetta krefst þess að skilja galla á kolefnistrefjum sem byggir á jarðolíu.
Petroleum-undirstaða koltrefjaframleiðsla er orkufrek, framleiðir skaðleg efni og skaðar umhverfið. Að auki er erfitt að endurvinna koltrefjaafurðir, sem leiðir til mikils framleiðslukostnaðar og erfiðleika eftir vinnslu. Til að draga úr framleiðslukostnaði og ósjálfstæði af steingervingarhráefni eru rannsóknir á lífrænu kolefnistrefjum undanfara. Til dæmis er verið að kanna lignín, glýserín og lignocellulosic sykur sem val á hráefni.
Umhverfisvernd er brýnt alþjóðlegt mál og samstaða meðal allra landa. Þrátt fyrir að koltrefjaefni hafi augljósan kosti eru þau ekki umhverfisvæn. Þess vegna eru vísindamenn að leita að lausnum og „kolefnishlutleysi“ hefur orðið drifkraftur til þróunar á lífrænu kolefnistrefjum. Petroleum-undirstaða kolefnistrefjar geta ekki komið í stað lífrænna kolefnistrefja og í framtíðinni munu báðar gerðir þróast samhliða. Lykillinn er hvaða átt mun sjá meiri bylting og árangur.
