24 luglio 2025 08:53
Le 
fibre di carbonio vengono prodotte partendo da un precursore di origine petrolchimica, la poliacrilonitrile (PAN), un polimero termoplastico ottenuto dalla polimerizzazione dell'acrilonitrile, ma in futuro potrebbero vantare anche natali più green.
Presso il Potsdam Science Park, ricercatori dell’Istituto Fraunhofer per la ricerca applicata sui polimeri (IAP) e del Politecnico del Brandeburgo Cottbus-Senftenberg (BTU) stanno infatti sviluppando nuove fibre di carbonio biobased, a base cellulosica.
Nei laboratori tedeschi sono state prodotte fibre con diametro inferiore a 4 micrometri, dotate di proprietà meccaniche, elettriche e termiche comparabili a quelle delle fibre di carbonio convenzionali.
I precursori possono essere trasformati in filamenti continui utilizzando processi industriali consolidati, come viscosa o Lyocell, oppure con metodi alternativi. Additivi come la lignina - spiegano i ricercatori - possono essere integrati direttamente in filatura al fine di aumentare significativamente la resa in carbonio nella fase di conversione successiva.
Per attivarle in vista della successiva carbonizzazione, le fibre continue vengono immerse in un bagno acquoso contenente additivi funzionali o catalizzatori e, grazie alla sua struttura porosa, la cellulosa riesce ad assorbire in modo molto efficiente queste sostanze. Il sistema di catalisi messo a punto dal Fraunhofer IAP è in grado di abbattere la temperatura di carbonizzazione di oltre 1.000 °C, accelera il processo e aumenta la resa in carbonio dal 15% al 45% in peso.
Un altro vantaggio della cellulosa è la possibilità di controllare con precisione la struttura delle fibre precursori – e quindi delle fibre di carbonio che si ottengono – impostando opportuni parametri di filatura. Ciò consentirebbe di ottenere diversi gradi di orientamento, cristallinità e sezione trasversal: circolare, ovale, o lobate come nella foto. Queste ultime offrono un’elevata superficie specifica, ideale per strutture porose e conduttive come elettrodi permeabili per batterie redox flow o strati di diffusione gas in celle a combustibile.
Il progetto di ricerca è parte dell’iniziativa Carbon Lab Factory Lausitz ed è finanziato dal Ministero federale tedesco dell’economia e dell’energia, con il sostegno della società Wirtschaftsregion Lausitz GmbH.
I test su scala pilota condotti presso il Fraunhofer IAP hanno mostrato il potenziale di questa tecnologia, ora destinata alla scalabilità industriale grazie all’iniziativa Carbon Lab Factory Lausitz, un'infrastruttura destinata a coprire in Germania l’intera filiera di produzione, dalla materia prima fino ai componenti in composito.
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