Fibras de carbono a partir de lignina: uma revisão da literatura

Abstract

RESUMOOs precursores mais empregados para obtenção da fibra de carbono são a poliacrilonitrila, o piche e o rayon. Com o aumento da demanda de materiais compósitos leves e de alta resistência, a produção da fibra de carbono tem aumentado exponencialmente e novos precursores têm sido requisitados. A lignina, um material orgânico natural, tem sido estudada como possível candidata para a produção das fibras. Além de ser rejeito industrial e de biorrefinarias, as fibras de carbono obtidas com a lignina podem ter um custo mais vantajoso quando comparado com os demais precursores comerciais. Em decorrência da biodiversidade de vegetais na natureza, a lignina pode apresentar diferentes estruturas. O método de recuperação também é parâmetro que influencia diretamente na sua composição. Como as propriedades térmicas para extrusão são fortemente dependentes dessas e de muitas outras variáveis, muitas pesquisas têm sido reportadas utilizando lignina pura de diversas fontes, lignina modificada e com adição de plastificantes. As etapas de pré-tratamento, termoestabilização e carbonização/grafitização também têm sido avaliadas para conferir melhores propriedades mecânicas ao produto final. Não obstante serem muitas as condições para a produção da fibra de carbono a partir da lignina, resultados bastante promissores têm sido alcançados. As aplicações em diversas áreas estão diretamente relacionadas com o conjunto de propriedades mecânicas inerentes a ela. A fibra de carbono proveniente da lignina vem contribuir com inúmeros empregos no mercado, de maneira a baratear sua produção, minimizar a dependência de materiais fósseis e tornar sua manufatura ecologicamente sustentável. Palavras-chave: lignina, fibra de carbono, fibra verde ABSTRACTThe most applied precursors to obtain carbon fiber are polyacrylonitrile, pitch and rayon. With the increased demand of lightweight composites and high strength, carbon fiber manufacting has increased exponentially and new precursors are been request. Lignin, a natural organic material, has been studied as possible candidate. Besides being an industrial and biorrefinary waste, lignin-based carbon fibers have a lower cost compared to other commercial precursors. Because of the biodiversity of plants in nature, lignin can present different structures. The lignin extraction method can directly influence the composition. As thermic extrusion properties are hardly dependent on this and other properties, many researches have been reported using pure lignin from different sources, modified lignin and plasticizers addiction. Steps of pretreatment, thermostabilization and carbonization/graphitization have also been evaluated to give better mechanical properties to the final product. Nevertheless many conditions required to manufacture lignin-based carbon fiber, promising results have been achieved. The set of mechanical properties inherent to the fiber allows its application to different areas. Lignin-based carbon comes to collaborate on cheapening its production, minimizing the dependence of fossil mat...

Lignin recovery from spent alkaline pulping liquors using acidification, membrane separation, and related processing steps: A review

“…In principle, there are higher-valued uses for which the lignin may be used, as has been discussed elsewhere (Johansson 1982;Pye 2006;Gellerstedt et al 2013;Souto et al 2015;Teguia et al 2017). As noted earlier, kraft lignin has been made commercially available for many years at a production rate of about 20,000 tons per year (Gellerstedt et al 2013) and possibly higher at present.…”

“…Carbon fibers are often mentioned as a potential usage of recovered lignin (Gellerstedt et al 2013;Ziesig et al 2014b;Souto et al 2015;Österberg et al 2017). However, a very high quality of carbon fiber is required in order to be able to compete in that market, and thus far kraft lignins have not yielded sufficient uniformity and strength of the resulting fibers.…”

Influência da sulfidez sobre a qualidade da lignina kraft recuperada

“…As indústrias de celulose e papel geram enorme quantidade de lignina como subproduto no processo de polpação, contudo, apenas 2% da lignina produzida é utilizada. Um dos motivos para seu baixo consumo é atribuído ao fato da lignina produzida nas fábricas de celulose estar contida no licor negro e seu uso é destinado fundamentalmente para queima nas caldeiras para geração de energia (SOUTO et al, 2015 Cinzas, % 4,0 -8,0 0,5 -3,0 0,7 -2,3…”

“…).O conceito de biorrefinaria está intimamente associado ao uso dos derivados de biomassa, tais como material lignocelulósico para o aproveitamento energético, combustível para transporte e matriz para desenvolvimento de novas substâncias químicas. Como as novas tendências tecnológicas convergem para fonte de energias renováveis, as biorrefinaras tem ganhado destaque no cenário global(SOUTO et al, 2015).O processo de polpação empregado nas fábricas de celulose determina o tipo da lignina industrial obtida. Até o presente momento, há pelo menos três tipos de lignina obtida pelos processos de polpação: lignina sulfito, lignina kraft e a lignina soda(LORA, 2008).…”

Preparação e caracterização de Blendas à base de Lignina Kraft Oxipropilada e Amido

“…Pesquisadores estão buscando novas abordagens para utilizar ligninas como recursos de produtos de alto valor agregado, incluindo produtos químicos e novos materiais (BOERIU et al, 2004), como por exemplo, a fabricação de fibras de carbono, com a lignina atuando como precursor para obtenção da fibra, em substituição a utilização de poliacrilonitrila, o piche e o rayon (SOUTO et al, 2015).…”