Революция в переработке углеродного волокна: помогут грибы
Углеродное волокно, известное своей прочностью и легкостью, стало незаменимым материалом в современной промышленности. Оно используется в производстве всего, от хоккейных клюшек до корпусов самолетов. Однако переработка такого волокна представляет серьезную проблему. Этот материал состоит из прочных карбоновых нитей, заключенных в матрицу из эпоксидной смолы или полистирола, что затрудняет его переработку в полезные материалы без потерь качества и токсичных отходов.
Новая биотехнологическая методика, созданная группой исследователей из Университета Канзаса и Университета Южной Калифорнии, может изменить подход к этой проблеме. Ученые разработали химический процесс, который позволяет разрушать матрицу углеродных композитов, сохраняя структуру волокна. Более того, восстановленное волокно обладает механическими свойствами, сопоставимыми с исходным материалом, что делает его пригодным для повторного использования.
Один из ключевых продуктов разрушения матрицы — бензойная кислота. Для ее дальнейшей переработки специалисты использовали генетически модифицированный гриб Aspergillus nidulans. Этот гриб превращает бензойную кислоту в ценный химический соединение под названием OTA (окта-2,4,6-триеновая кислота). По словам экспертов, это первый случай, когда удается извлечь пользу как из волоконного материала, так и из полимерной матрицы карбонового композита.
«OTA может быть использована для создания медицинских препаратов, например, антибиотиков или противовоспалительных средств», — объяснил автор исследования Клэй Ван. Он подчеркнул, что метод позволяет превратить отходы в ценные материалы, что открывает перспективы для медицинских разработок.
Методика уже демонстрирует значительные преимущества в плане экологичности и экономической эффективности. Вместо образования токсичных отходов или утилизации ценных материалов, процесс позволяет одновременно восстанавливать углеродное волокно и создавать химические соединения с высокой рыночной стоимостью.
Исследовательская группа под руководством профессора Берлом Окли продолжает работу над улучшением гриба Aspergillus nidulans. Ученые стремятся повысить его эффективность, чтобы адаптировать процесс для промышленного применения.
«С момента начала работы мы создали штаммы гриба, которые дают еще лучшие результаты, чем первоначальные», — отметил Окли. — «Однако впереди много работы по оптимизации этого процесса для масштабного использования». Если метод будет успешно адаптирован для промышленных масштабов, он станет важным шагом к более устойчивому и экологически ответственному производству.
Ранее российские ученые разработали технологию упрочнения композитов из углеродного волокна для использования в условиях Арктики.
