Hiilikuitua käytetään erittäin vahvoissa ja keveissä komposiittimateriaaleissa, ja se on korvannut raskaampia materiaalivaihtoehtoja esimerkiksi lentokoneissa ja avaruusaluksissa.
Kysyntää sille on myös autoteollisuudessa, koska kevyemmät autot kuluttavat vähemmän polttoainetta. Perinteisesti käytetyt, synteettisesti polyakrylonitriili-polymeeristä (PAN) valmistetut hiilikuidut ovat kuitenkin yhä liian hintava vaihtoehto.
Aalto-yliopiston tutkijatohtori Michael Hummel pyrkiikin vastaamaan tähän kysyntään. Parhaillaan hän kehittää puusta valmistettavaa korkealaatuista hiilikuitua.
Hummelin hanke on saanut European Research Councilin myöntämän noin 1,5 miljoonan euron rahoituksen.
Hummel on kehitellyt uudenlaista vaihtoehtoa, jonka valmistus vie PANia vähemmän energiaa ja kemikaaleja.
– Uusiutuva materiaali ei myöskään kuluta maapallon öljyvaroja, hän kertoo.
Uudessa hiilikuidussa on kyetty yhdistämään aiemmin erillään pidetyt selluloosa ja ligniini.
– Teknologiamme ansiosta voimme valmistaa nämä molemmat puun komponentit yhdistävää hybridikuitua hiilikuidun materiaaliksi.
Puu muuttuu hiilikuiduksi kehräämällä
Hybridikuitu valmistetaan yliopiston professorin Herbert Sixtan tutkimusryhmän Ioncell-F-kehräysteknologialla. Sillä on aiemmin valmistettu tekstiilikuituja selluloosasta ja kierrätysmateriaaleista.
Ioncell-F:ssä biomassa liuotetaan Helsingin yliopiston professorin Ilkka Kilpeläisen kehittämässä myrkyttömässä liuottimessa. Sen jälkeen liuos puristetaan märkäkehruumenetelmällä suuttimien läpi ohuiksi, jatkuviksi kuiduiksi.
Lopuksi kuidut siirretään uuneihin, joissa ne kuumennetaan hitaasti 1500 celsiusasteeseen. Jäljelle jää puhdasta hiiltä, joka muodostaa vahvan kemiallisen rakenteen.
– Myöhemmin tavoite on pystyä käyttämään puun rakenneosia lähes niiden alkuperäisessä muodossa, mikä vähentää hiilikuidun valmistukseen kuluvaa energiaa ja ympäristövaikutuksia entisestään, Hummel kertoo
Silja Eisto