Para ilmuwan mengembangkan serat karbon berbasis bio yang "dihujani permintaan" | Harga Kusen Aluminium

Anda Sedang Mencari Informasi : Partisi Aluminium, Pintu Kaca Aluminium Minimalis,  Kusen Aluminium Murah, Jendela Bovenly, Harga Pintu Aluminium Kasa Nyamuk, Harga Pintu Aluminium Kawat Nyamuk Baja, Kusen Pintu Kaca Minimalis, Harga Kusen Aluminium Motif Urat Kayu

Para ilmuwan sedang mengerjakan serat karbon yang terbuat dari biomaterial sebagai pengganti bahan bakar fosil dalam upaya menciptakan versi yang tidak menghasilkan emisi karbon.


Serat karbon berbasis bio dapat digunakan untuk membuat mobil listrik ringan dengan daya tahan baterai yang lebih besar, menurut ilmuwan senior Dr Erik Frank.

Dalam arsitektur, beton dapat diperkuat dengan serat karbon sebagai pengganti baja, memungkinkan struktur ultra-tipis untuk dibangun.

Erik Frank
Erik Frank (atas) sedang mengembangkan serat karbon (atas) dari biomaterial

“Ini adalah bahan yang menakjubkan karena sangat kuat dan ringan dibandingkan dengan logam,” kata Frank, kepala pengembangan serat karbon dan bahan baru di Institut Penelitian Tekstil dan Serat Jerman di Denkendorf, Jerman selatan.

Namun, “jejak karbon dari serat karbon biasanya sangat buruk,” tambahnya.

“Bahan baku” [for regular carbon fibre] berasal dari minyak bumi tetapi kami mencoba untuk menjauh dari ini,” jelasnya. “Serat karbon berbasis bio memiliki permintaan yang jauh lebih tinggi daripada sebelumnya. Kami dihujani permintaan.”

Serat karbon awalnya terbuat dari bahan nabati

Serat karbon adalah benang yang sangat tipis dari kristal karbon yang hampir murni. Berukuran hanya 5 sampai 10 mikrometer, mereka lima kali lebih kuat dari baja dan dua kali lebih kaku.

Bahan tersebut awalnya terbuat dari bahan nabati termasuk selulosa dan rayon, kata Frank, hingga harga yang lebih rendah dan kinerja yang lebih tinggi dari versi yang berasal dari fosil membuat serat karbon berbasis bio tidak dapat digunakan.

Institut Penelitian Tekstil dan Serat Jerman.
Serat sedang dikembangkan di Institut Penelitian Tekstil dan Serat Jerman di Denkendorf, Jerman

Tetapi proses produksi membutuhkan energi dalam jumlah besar dan menghasilkan emisi dan racun dalam jumlah besar. “Jika kita ingin serat karbon menjadi karbon netral, semua ini perlu didesain ulang,” kata Frank.

Untuk membuat seratnya, minyak bumi terlebih dahulu diproses menjadi poliakrilonitril (PAN) yang sangat beracun. Ini ditarik menjadi benang tipis dan kemudian dipanaskan dalam oven tanpa oksigen.

Meningkatnya permintaan untuk serat karbon berbasis bio

Prosesnya membutuhkan energi dalam jumlah besar dan menghasilkan polusi karena semuanya kecuali atom karbon terbakar habis. “Beberapa tahun yang lalu ini bahkan bukan topik,” kata Frank. “Orang-orang hanya peduli dengan biaya.”

“Saat ini, keberlanjutan jauh lebih penting dan minyak bumi tidak begitu murah lagi jadi ceritanya berbeda. Serat karbon adalah komponen utama karena sangat intensif energi.”

Frank sedang menjajaki cara mengubah lignin, zat yang ditemukan di sebagian besar tanaman dan yang merupakan produk sampingan dari industri kertas, menjadi serat karbon.

“Kami bekerja dengan lignin sebagai bahan baku,” jelasnya. “Ini adalah produk sampingan limbah yang terakumulasi dalam jumlah besar di industri kertas. Biasanya, ini ditambahkan ke beton atau aspal atau dibakar. Kami menggunakannya untuk membuat serat karbon.”

“Untuk melakukan itu, kami menggunakan metode kimia untuk memurnikannya dan membuatnya menjadi bentuk yang baik,” lanjutnya. “Kemudian kami dapat mengubahnya menjadi serat, yang kami coba lakukan langsung di air daripada harus menggunakan pelarut beracun. Dan serat yang Anda dapatkan dapat langsung diubah menjadi serat karbon.”

Serat karbon saat ini mahal dan tidak berkelanjutan

Kinerja serat karbon berbasis bio adalah “pada menengah ke bawah” dibandingkan dengan serat berbasis PAN, tambahnya. “Saya harus mengatakan serat karbon berbasis bio tidak akan menggantikan yang berbasis PAN. Ini hanya akan menjadi pasar kedua yang berjalan bersama.”

Serat karbon banyak digunakan untuk membuat pesawat terbang dan mobil serta produk berkinerja tinggi termasuk sepeda, raket tenis, dan turbin angin. Ini sangat ringan, artinya dapat secara signifikan meningkatkan kinerja dan mengurangi kebutuhan energi.

Namun, mahal untuk diproduksi serta memiliki reputasi yang semakin buruk karena tidak berkelanjutan.

“Dalam konstruksi pesawat, itu sudah digunakan sebagai standar,” kata Frank. “Ini dapat membuat perbedaan pada mobil listrik dengan membantu menghemat berat.”

“Industri otomotif ingin beralih ke serat karbon tetapi harganya masih terlalu mahal dan tidak cukup berkelanjutan. Industri mobil sangat didorong oleh harga dan semakin ingin melakukan hal-hal yang lebih berkelanjutan.”

Tahun lalu, pekerjaan dimulai pada bangunan pertama yang menampilkan beton bertulang dengan serat karbon. CUBE, sebuah bangunan dua lantai yang dirancang oleh Henn Architekten di Universitas Teknik Dresden di Jerman, akan selesai akhir tahun ini.

“Sudah terjadi dalam skala kecil bahwa beton diperkuat dengan serat karbon tetapi belum pada tahap adopsi massal,” kata Frank. “Manfaatnya adalah Anda dapat membuat beton lebih tipis sekaligus mampu membawa beban berat sehingga Anda dapat merancang bentuk yang sama sekali berbeda. Tujuannya adalah untuk menghindari penggunaan beton dalam jumlah besar yang digunakan saat ini.”

Serat karbon berbasis bio bisa lebih terjangkau daripada opsi berbasis minyak bumi

Tingginya biaya serat karbon sebagian disebabkan oleh proses produksi yang kompleks dan intensif energi. Frank mengatakan bahwa produksi global hanya 150.000 ton per tahun.

Kelemahan lain dari bahan ini adalah sulit untuk didaur ulang dan dibuang, meskipun cara penggunaan kembali sekarang sedang dikembangkan. “Banyak orang yang berinovasi di bidang ini,” kata Frank.

“Sudah ada beberapa serat karbon daur ulang dan mereka bahkan digunakan dalam produk. Tentu saja, mereka menjadi lebih buruk dengan setiap siklus dan pada titik tertentu, mereka harus dibuang. Pembakaran bukanlah pilihan karena itu sangat sulit untuk dibakar. Sering kali disimpan di tambang tua.”

Airbus “mencari serat karbon berkelanjutan”

Tetapi permintaan akan bahan yang berkelanjutan dan berkinerja tinggi berarti bahwa serat karbon berbasis bio dapat segera menjadi lebih terjangkau karena penelitian dan pengembangan meningkat di seluruh dunia.

“Semua industri dipaksa untuk mengurangi CO2,” kata Frank. “Ini tidak lagi bersifat sukarela karena akan menjadi sangat mahal jika tidak. Bahkan perusahaan penerbangan seperti Airbus mencari serat karbon yang berkelanjutan.”

“Kami sedang bekerja menggunakan bahan baku tanaman dan mengubahnya langsung menjadi serat karbon,” tutupnya. “Ini berarti kita telah mengambil karbon dari udara melalui tanaman, daripada menambahkan karbon dari sumber fosil seperti minyak bumi atau batu bara ke atmosfer.”


Logo revolusi karbon

Revolusi karbon

Artikel ini adalah bagian dari seri revolusi karbon Dezeen, yang mengeksplorasi bagaimana bahan ajaib ini dapat dihilangkan dari atmosfer dan digunakan di bumi. Baca semua konten di: www.dezeen.com/carbon.

Foto langit yang digunakan dalam grafik revolusi karbon adalah oleh Taylor van Riper melalui Unsplash.

Baca Juga : Harga Pintu Aluminium