Skip to main content

Strategien zur Entwicklung erneuerbarer Hochleistungscarbonfasern

In der Luftfahrtindustrie wird mit einem deutlich zunehmenden Bedarf an Carbonfasern für den Flugzeugbau gerechnet. Die Herstellung dieses innovativen Materials über die Schlüsselverbindung Acrylnitril erfolgt derzeit jedoch aus fossilen Rohstoffen. Die Produktion von Carbonfasern über Acrylnitril aus nachwachsenden Rohstoffen eröffnet hier eine vielversprechende Möglichkeit, indem neue Verfahren zur Acrylnitril-Synthese mit der etablierten Faserproduktion kombiniert werden. Dieser Ansatz bietet den Vorteil, dass die eigentliche Herstellung des Endprodukts unverändert bleibt. Ziel der Untersuchungen hierzu bei Bauhaus Luftfahrt ist es, Entwicklungsstrategien im Bereich erneuerbarer Faserchemie zu erarbeiten.

Nachdem eine Anzahl technisch gangbarer Verfahren zur Produktion erneuerbaren Acrylnitrils identifiziert werden konnte, wurden drei Optionen zur näheren Analyse ausgewählt:

Glycerol ist ein Nebenprodukt der Biodieselherstellung aus Pflanzenölen und daher ein in großen Mengen verfügbarer Rohstoff, der chemisch zu Acrylnitril umsetzbar ist.

Ethanol ist ein erneuerbares Massenprodukt, das sich in wenigen Schritten zu Propen umsetzen lässt, einem Ausgangsstoff in der Acrylnitril-Synthese. Eine erste Analyse zeigt jedoch, dass die Konversion von Ethanol zu Propen einen relativ hohen Energieaufwand erfordert.

Eine Variante des Ethanol-Pfads ergibt sich aus der Umsetzung von Synthesegas (einer Mischung aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid) zu Propen. Synthesegas kann aus einer Vielzahl erneuerbarer Materialien gewonnen werden. Dieser Prozesspfad bietet somit eine hohe Rohstoff-Flexibilität.

Im weiteren Verlauf des Vorhabens wird das technologische Potenzial dieser Verfahren im Hinblick auf Energiebedarf, Emissionen und Kosten evaluiert.

  • Marktanalyse: Der globale Markt für Carbonfasern im Jahr 2012 mit Marktanteilen der jeweiligen Industriesektoren, bezogen auf (1) Masse und (2) Kosten. Quelle: CCeV Composites Market Report 2013Marktanalyse: Der globale Markt für Carbonfasern im Jahr 2012 mit Marktanteilen der jeweiligen Industriesektoren, bezogen auf (1) Masse und (2) Kosten. Quelle: CCeV Composites Market Report 2013
  • Drei ausgewählte Verfahren zur Produktion von Carbonfasern aus erneuerbaren RohstoffenDrei ausgewählte Verfahren zur Produktion von Carbonfasern aus erneuerbaren Rohstoffen