Materiali di fibra di carbonio dagli scarti del petrolio

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La ricerca punta a materiali sempre più leggeri ma abbastanza resistenti da essere impiegati nelle carrozzerie delle auto. I ricercatori del MIT hanno trovato un modo per ricavare le fibre di carbonio dagli scarti del processo di raffinazione.

I materiali leggeri realizzati in fibra di carbonio combinano una resistenza eccezionale con un peso ridotto, ma sono più costosi da produrre rispetto agli elementi strutturali comparabili di acciaio o alluminio.

Ora i ricercatori del MIT hanno trovato un modo per ricavare queste fibre leggere da una materia prima ultra-economica: il materiale di scarto residuo della raffinazione del petrolio, che oggi viene impiegato in applicazioni di basso valore come l’asfalto o trattato come rifiuto.

La nuova fibra di carbonio non è solo economica da produrre, ma offre vantaggi rispetto a quella tradizionale, perché può resistere alla compressione, quindi potrebbe essere usata in applicazioni portanti.

La ricerca è iniziata circa quattro anni fa in risposta a una richiesta del Dipartimento dell’Energia (DOE), che cercava modi per rendere le auto più efficienti e ridurre il consumo di carburante attraverso la diminuzione del peso complessivo.

Le fibre di carbonio sono costituite da polimeri (come il poliacrilonitrile) derivati ​​dal petrolio, ma implicano una costosa fase intermedia di polimerizzazione dei compositi di carbonio. Il costo del polimero può rappresentare oltre il 60% del costo totale della fibra finale. Invece di impiegare un prodotto petrolifero raffinato e trasformato, il nuovo approccio usa lo scarto del processo di raffinazione, cioè la pece di petrolio.

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Struttura del cerchio in fibra di carbonio.

Il fondo del barile

«È quello che a volte chiamiamo il fondo del barile – spiega il ricercatore Nicola Ferralis che prosegue -. Il processo per realizzare una fibra di carbonio [dalla pece] è minimo, sia in termini di fabbisogno energetico, sia in termini di elaborazione effettiva.»

Regolando le condizioni di partenza, i ricercatori hanno prodotto fibre di carbonio non solo forti in tensione ma anche forti in compressione che risulterebbero quindi adatte ad applicazioni portanti, aprendo possibilità completamente nuove per l’utilità di questi materiali.

La richiesta del DOE prevedeva progetti per ridurre il costo dei materiali leggeri al di sotto di dollari 5 per libbra (0,45 chilogrammi), ma il team del MIT stima che il metodo possa fare anche di meglio, raggiungendo qualcosa come 3 dollari per libbra.