Traditionell ist Ruß (CB) der vorherrschende verstärkende Füllstoff in Gummiverbundwerkstoffen. Diese Präferenz ist auf die überlegenen mechanischen Eigenschaften von CB zurückzuführen, die sich aus seiner einzigartigen Struktur auf hoher Kohlenstoffbasis und seiner hohen Reinheit ergeben. Die Herstellung von CB ist jedoch energieintensiv, birgt erhebliche Gesundheitsrisiken und ist umweltschädlich, da erhebliche Mengen an CO2 freigesetzt werden. Folglich besteht ein wachsendes Interesse daran, nachhaltige Alternativen zu CB zu finden. Biochar (BC), ein weiterer kohlenstoffreicher Feststoff, der durch die Pyrolyse von Biomasse unter Sauerstofflimitierung hergestellt wird, wird weiterhin als vielversprechender, umweltfreundlicher und kostengünstiger Verstärkungsfüllstoff für Gummiverbundwerkstoffe untersucht. BC weist eine hohe Oberfläche, Stabilität und einen hohen Kohlenstoffgehalt auf, was es zu einem Anwärter auf die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Gummi macht. Für die Herstellung von BC wurden verschiedene Biomassematerialien verwendet, darunter Reishülsen, Maiskolben, Nussschalen, Getreideschalen und Palmkernschalen, wobei ihr Verstärkungspotenzial von den Produktionsbedingungen und der Art des Ausgangsmaterials beeinflusst wird. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Variation des Ausgangsmaterials und des Produktionsprotokolls Biochar mit unterschiedlichen Zusammensetzungs- und morphologischen Merkmalen zur Folge hat, was sich nachteilig auf die Eigenschaften des endgültigen Vulkanisats auswirken kann. Daher ist es wichtig, die maßgeblichen Faktoren zu verstehen, die die Leistung von BC in Gummiverbundwerkstoffen optimieren. Während BC zunehmend als vielversprechender Ersatz für CB als Verstärkungsfüller angesehen wird, fehlt eine detaillierte Bewertung seiner Verstärkungsfähigkeiten. In dieser Übersichtsarbeit wird die Eignung von BC als Alternative zu CB oder als teilweiser Ersatz von CB untersucht, wobei seine Umweltvorteile und seine Wirksamkeit bei Anwendungen von Gummiverbundwerkstoffen hervorgehoben werden. Die rheologischen und mechanischen Eigenschaften von BC-integrierten Gummiverbundwerkstoffen erreichten nicht die Standards von CB. Eine Mischung aus BC und CB, die den CB-Gehalt teilweise ersetzte, zeigte jedoch vielversprechende Ergebnisse. Daher sind weitere Studien erforderlich, um optimale Eigenschaften für BC zu finden, die in die Gummimatrix eingebaut werden können, um CB zu ersetzen.
Zitat:
Karunanayake, L. et al.: Role and potential of biochar as a sustainable alternative reinforcing filler to carbon black in rubber composites. Biochar 7(60), 2025
Österreichischer Verein für Biomasse-Karbonisierung - ÖBIKA 