Avfall från pappers- och pappersmassaindustrin skulle snart kunna göras till allt från tennisracketar till bilar.

"Vi har övervunnit en av branschens mest utmanande frågor genom att upptäcka hur man gör kolfiber av god kvalitet från avfall, "sa Dr Joshua Yuan, Texas A&M AgriLife Forskare och docent i växtpatologi och mikrobiologi vid College Station.

Forskningen publicerades nyligen i Grön kemi , tidskriften för Royal Society of Chemistry.

"Människor har funderat på att använda lignin för att göra kolfiber i många år, men att uppnå god kvalitet har varit ett problem, "Sa Yuan.

Omkring 50 miljoner ton lignin - eller strukturell del av en anläggning - staplar sig varje år som avfall från den amerikanska pappers- och massaindustrin, han sa. Ytterligare lignin kan komma från bioraffinaderier som använder växter för att producera etanol, ger ytterligare 100 miljoner till 200 miljoner ton ligninavfall varje år. Ändå återvinns för närvarande bara cirka 2 procent av ligninavfallet till nya produkter, Sa Yuan.

"Lignin anses vara en av de mest förekommande biopolymererna i världen, "sa han." Allt detta avfall ackumuleras, och det kommer att vara fantastiskt att använda det till något. "

Yuans forskargrupp har haft flera framgångar med att tillverka bränsle och bioprodukter från lignin. Men även processen för tillverkning av biobränslen lämnar ett stort lager av avfall. Det fick dem att överväga möjligheten att tillverka kolfibermaterial.

Kolfiber är inget nytt koncept. Den har lekt med sedan 1860 - mestadels för glödlampor ursprungligen - och är känd för hög hållfasthet, låg vikt och värmetolerans.

Men det har varit dyrt att producera med traditionella medel.

"Om du inte kan producera kvalitetsmaterial av kol, det är verkligen inte användbart, "Sa Yuan.

Så laget undersökte lignin närmare.

"Det vi fann är att lignin är en blandning av många molekyler av många storlekar och olika kemiska egenskaper. Genom fraktionering, vi separerade lignin i olika delar, och då fann vi att vissa delar av lignin är mycket bra för högkvalitativ kolfibertillverkning, " han förklarade.

Forskaren noterade att lignin är en komplex molekyl, men när hög densitet, högmolekylär del separeras från resten, den har en enhetlig struktur som tillåter bildning av högkvalitativ kolfiber.

"Vi förbättrar och finjusterar fortfarande kvaliteten, men så småningom kan denna kolfiber användas för väderkvarnar, sportmaterial och till och med cyklar och bilar, "sa han." Kolfiber är mycket lättare men har samma mekaniska hållfasthet som andra material som används för dessa produkter nu. Detta material kan användas för många olika applikationer.

"Det fina med denna teknik är att den tillåter oss att använda lignin helt. I grund och botten är det vi gör fraktionerat lignin så att fraktionen med hög molekylvikt kan användas för kolfiber och fraktionen med låg molekylvikt kan användas för bioplast och produkter som asfaltbindemedel som används på vägar. "

Yuan tänker sig ett integrerat bioraffinaderi med flera strömmar där lignin separeras på en plats så att en mängd olika material-kolfibrer med hög densitet och bioplast med låg densitet, tillsammans med biobränslen från växtråvaror som gräs - kan tillverkas på en anläggning.

"När vi kan använda samma biomassa för att producera olika saker, som möjliggör bästa ekonomiska avkastning genom att vara hållbar, "sa han." Så småningom skulle det leda till ökade jobb och ökad landsbygdens ekonomiska tillväxt.

"Och hela leveranskedjan är i USA, vilket innebär att jobben skulle finnas här. Biomassan odlas, skördas och transporteras hit. Det skulle vara svårt att någonsin frakta så mycket avfall till ett annat land för produktion. Allt stannar här, "Sa Yuan." Det skulle sätta ihop jordbruksproduktion och industri i en bioekonomi som gör förnybara produkter. "