دنیای نفت و قیر: دانشگاه British Columbia (UBC) پروژه‌ای نوآورانه را برای تولید فیبر کربنی از قیر به مرحله پیشرفته‌ای رسانده است. این پروژه توانسته ۲.۶ میلیون دلار از Alberta Innovates و ۱.۴ میلیون دلار از Emissions Reduction Alberta (ERA) برای تکمیل مرحله نهایی توسعه و آماده‌سازی برای تجاری‌سازی دریافت کند.
ERA این فناوری را راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه برای تولید فیبرهای کربنی با عملکرد بالا در فناوری‌های پاک توصیف کرده که هم‌زمان اثرات زیست‌محیطی تولید فیبر کربنی را کاهش می‌دهد.
کاربردهای احتمالی این فیبرها شامل محافظت الکترومغناطیسی در محفظه‌های باتری، رشته‌های رسانای الکتریکی برای آندها، قطعات تقویت‌شده با فیبر کربنی تولیدشده با چاپ سه‌بعدی و نخ‌های چندرشته‌ای با استحکام و سختی بالا برای کامپوزیت‌های سازه‌ای است.
Yasmine Abdin، مدیر پروژه و استادیار مهندسی مواد، توضیح داد که تیم او در ابتدا برای یافتن کاربردهای غیراحتراقی برای قیر و استفاده از آن در تولیدات پیشرفته در رقابت Carbon Fibre Grand Challenge متعلق به Alberta Innovates شرکت کرد. یکی از همکاران اصلی او در این پروژه Scott Renneckar، استاد UBC و رئیس تحقیقات مواد پیشرفته تجدیدپذیر است.
Abdin در مصاحبه‌ای با DOB Energy اشاره کرد که محتوای سنگین آسفالتین در قیر، همواره حمل‌ونقل آن را پیچیده، پرهزینه و از نظر زیست‌محیطی نامطلوب کرده است. او افزود که با یافتن کاربردهای جدید برای قیر، امکان تولید و فرآوری آن نزدیک به محل استخراج فراهم می‌شود.
وی توضیح داد: “صنعت شن‌های نفتی تمایل دارد از بخش‌های سنگین‌تر قیر مانند آسفالتین‌ها خلاص شود. در فرآیند ارتقای قیر، آسفالتین‌ها از قیر استخراج می‌شوند که آن را سبک‌تر، به‌عنوان سوخت کارآمدتر و حمل‌ونقل آن را آسان‌تر می‌کند. آسفالتین‌ها اغلب به‌عنوان یک محصول زائد یا یک منبع کم‌استفاده در نظر گرفته می‌شوند. ایجاد زیرساخت‌های لازم برای تولید فیبر کربنی فرصت بزرگی برای تولیدکنندگان شن‌های نفتی فراهم می‌کند تا این فرآیند را در نزدیکی عملیات خود انجام دهند.”
تیم Abdin تاکنون دو نوع فیبر کربنی تولید کرده است:
1. فیبر کربنی ساخته‌شده از روش Melt Spinning: این نوع فیبر که از طریق فرآیند Melt Spinning تولید می‌شود (که تیم در حال ثبت اختراع آن است)، برای کاربردهای سازه‌ای طراحی شده است.
2. فیبر کربنی تولیدشده از روش Electrospinning: این فیبر که در مقیاس نانو تولید می‌شود، دارای کاربردهای سازه‌ای، ذخیره‌سازی انرژی و همچنین قابلیت‌های حسگری در ابرخازن‌ها است.
Abdin بیان کرد که فیبر تولیدشده با روش Electrospinning برای وسایل نقلیه برقی، ابرخازن‌ها یا سازه‌هایی که هم بار را تحمل می‌کنند و هم انرژی ذخیره می‌کنند، بسیار مناسب است. وی افزود که در حال حاضر محصولی مشابه با این فیبرها که از مواد اولیه قیر تولید شده باشد، در بازار موجود نیست.
این پروژه موفق شده هر سه مرحله رقابت Alberta Innovates را پشت سر بگذارد. در مرحله اول، تیم توانست ثابت کند که می‌توان از آسفالتین‌ها فیبر تولید کرد. در مرحله دوم، تولید فیبرها با ویژگی‌های مشخص به‌طور مداوم انجام شد. و در مرحله سوم، تمرکز بر مقیاس‌بندی فناوری برای نزدیک شدن به تجاری‌سازی بود.در حال حاضر، تیم در حال ارزیابی کیفیت فیبرها در مقیاس‌های بزرگ‌تر و پیش‌تجاری است.
Abdin گفت: “هدف ما این است که این فیبرها را در بخش‌های تولیدی با حجم بالا، مانند صنعت خودرو، وارد کنیم. کاربردهای خودرویی بسیار متنوع هستند، بنابراین ما در حال توسعه فناوری‌های مختلف برای نیازهای مختلف این صنعت هستیم و هم‌زمان تلاش می‌کنیم قیمت فیبرهای خود را رقابتی نگه داریم.” این پروژه همچنین توسط برنامه کارآفرینی Lab2Launch در UBC حمایت می‌شود که از انتقال تحقیقات به راه‌حل‌های قابل‌عرضه در بازار پشتیبانی می‌کند.
Abdin توضیح داد: “ما اکنون با شرکا و کاربران نهایی همکاری می‌کنیم تا با توسعه نمونه‌های اولیه، فناوری را به سطح بالاتری برسانیم.” این همکاری‌ها شامل تولیدکنندگان خودرو و لوله است که به‌دنبال کاربردهایی مانند قطعات محفظه باتری و مواد مورد استفاده در لوله‌ها هستند.
