O que é fibra de carbono?
A fibra de carbono é descrita na Textile Terms and Definition como contendo pelo menos 90% de carbono no seu tratamento térmico, sendo que a fibra grafitizada atinge 99% de carbono, após os tratamentos térmicos. Enquanto que seu diâmetro de seus filamentos medem de 5 a 15 µm. É um material de engenharia de grande aplicação e utilizado como reforço em materiais compósitos devido ao seu alto módulo e força específica.
É leve, flexível, resistente à fadiga e ao calor, praticamente inerte, isola radiações eletromagnéticas, possui baixa expansão térmica, além de alta resistência mecânica. Comparativamente, é dez vezes mais forte e cinco vezes mais leve que o aço (veja mais).
Matéria Prima da Fibra de Carbono
A princípio, é possível destacar três principais materiais orgânicos como principais fontes de obtenção da fibra: piche (mesofásico e isotrópico), rayon e poliacrilonitrila (PAN). Desses, o mais usado, devido ao seu alto percentual de carbono, é a PAN. Seus inconvenientes são o custo do precursor (em torno de 50% do custo da fibra de carbono), o rendimento, a toxicidade do solvente.
Fonte alternativa? “Lixo”?
Um substituto precisa ser um produto orgânico, com elevado teor de carbono, que forneça pelo menos 10% em massa e que resista ao tratamento térmico. Dessa forma, usar biomassa como matéria-prima aumenta a disponibilidade de novos precursores, diminui o custo de produção e impacto ambiental associado à produção.
As indústrias de papel e celulose geram, toneladas de lignina como resíduo e menos de 2% de sua produção é aproveitada, isso porque a lignina contida no licor negro, que são gerado nessas indústrias, são aplicadas na queima e produção de energia, ainda assim, o licor negro sobressalente, continua sendo um problema.
A lignina é um material de baixo custo, sustentável, com disponibilidade futura (subproduto da produção de etanol de 2ª geração e de papel e celulose). Nesse sentido, Oak Ridge National Laboratory (ORNL) mostra que o uso da lignina como precursor da fibra de carbono é um recurso mais barato para o custo de matéria-prima, do processo e equipamentos ou produção.
Lignina com matéria prima?
A lignina tem sido amplamente estudada como matéria prima para a obtenção da fibra de carbono. Há diversas áreas de aplicações em diversos setores que poderiam incentivar a sua produção. Alguns parâmetros ainda precisam ser estudados e muitas pesquisas precisam ser feitas, até porque as propriedades da lignina variam desde a sua matéria-prima até o seu processo de recuperação.
Entretanto, é uma área de estudo muito promissora, uma vez que, desvincula do petróleo a produção de fibras de carbono, diminuí significativamente os custos e aproveita rejeitos (“lixo”) industriais, transformando-os em produtos de alto valor agregado com amplo campo de aplicações.
