Forscher der Technischen Universität München erforschen die Verwendung von Algen zur Herstellung von Kohlefasern

Quelle | Technische Universität München

Forscher der Technischen Universität München (TUM, München, Deutschland) haben an der Entwicklung eines Verfahrens gearbeitet, das halophile Algen, Algen, die in hohen Salzkonzentrationen gedeihen, verwendet, um CO₂ . zu entfernen aus der Atmosphäre und anschließend zur Herstellung von Kohlefaser.

Laut Thomas Brück, der das Projekt zusammen mit einem Team am Algenkultivierungszentrum der TU München leitet, wandelt der Prozess atmosphärisches CO₂ . um in Biomasse, ein organisches Material, das als erneuerbare Energiequelle verwendet wird, und in einem weiteren Schritt in Algenöl. Das Algenöl wird durch eine Nährstoffverarmungsphase produziert, in der Stickstoff im Kultivierungsmedium begrenzt ist, was die Ansammlung von Lipiden auslöst.

„Wir hydrolysieren dann das Algenöl, sodass wir tatsächlich die freien Fettsäuren vom Glycerinrückgrat abspalten“, erklärt Brück. Aus den Fettsäuren werden dann Biokraftstoffe, Chemikalien für die Schmierstoffindustrie oder Thermoplaste gewonnen. Der verbleibende Glycerinrest wird in Acrylnitril umgewandelt, das zu Polyacrylnitril (PAN) polymerisiert wird, dem Vorläufer für etwa 90 % der heutigen Kohlefaserproduktion.

Während der PAN-Precursor standardmäßig pyrolysiert werden kann, hat die TUM auch ein Pyrolyseverfahren entwickelt, das die PAN-Fasern mit parabolischen Solarreflektoren – gekrümmten Solarspiegeln – karbonisiert, um in einem CO₂ . Kohlefasern zu erzeugen neutral.

„Wir machen die Pyrolyse in fokussierten Glasröhren im Zentrum dieser Spiegel“, sagt Brück. „Dort kann man tatsächlich Temperaturen bis zu 3.000 °C erzeugen, und mit dieser Technologie ist man komplett emissionsfrei und durch die Nutzung des Sonnenlichts auch günstiger.“

Die aus dem algenbasierten PAN hergestellte Carbonfaser hat laut Brück die gleiche chemische Zusammensetzung wie die heute verwendeten klassischen Carbonfasern und die gleichen physikalischen Eigenschaften wie die aus Erdöl gewonnenen Carbonfasern.

„Und da wir die Thermoplaste, die wir aus dem Fettsäureanteil erzeugen, mit der Kohlefaser kombinieren können, können wir jetzt tatsächlich 3D-druckbare Kohlefaserverbundwerkstoffe herstellen“, sagt Brück. Auch die TUM arbeitet derzeit mit einem Partner an der Entwicklung von CO₂ negative Baustoffe wie kohlenstofffaserverstärkter Granit aus der algenbasierten Kohlefaser.