kulfiber: vidundermaterialet med en beskidt hemmelighed
kulfiber fejres i stigende grad som et vidundermateriale til den rene Økonomi. Dens unikke kombination af høj styrke og lav vægt har hjulpet med at drive vindkraftrevolutionen og gøre flyene mere brændstofeffektive.
kulfiberturbineblade kan være længere og mere stive end traditionelle glasfibermodeller, hvilket gør dem mere modstandsdygtige til søs og mere effektive under mindre blæsende forhold.
auto beslutningstagere er også vågne op til materialets potentiale til at gøre lettere og mere effektive køretøjer. McLaren annoncerede for nylig planer om at åbne en fabrik i Sheffield for at fremstille sportsvogne i kulfiber, og I3 er udstyret med en passagerenhed i kulfiber – den første masseproducerede bil.
men kulfiber har en beskidt hemmelighed: det højteknologiske materiale er spild at producere og vanskeligt at genbruge.
overskydende affald til deponering
for at blive den stærke, lette kompositmaterialeindustri elsker, kombineres kulfiber med en plastpolymerharpiks. Men fremstillingsprocessen, hvor ark af kompositmateriale ofte lægges op for hånd, er spildt.
når de er blevet trimmet til størrelse, ender næsten en tredjedel af disse kulfiberark på fabriksgulve, ifølge genbrugsfirmaet ELG Carbon Fiber. Hvor materialet gør det til produkter, vil det meste i sidste ende ende på losseplads, siger firmaet.
en rapport (pdf) i Februar fra miljøorganisationen Green Alliance anførte kulfiber som et af flere nye materialer, der kunne skabe affaldsproblemer i fremtiden, medmindre der hurtigt træffes foranstaltninger for at gøre det klar til genbrug og genbrug.
forskere og startups kæmper for at løse dette gåde. Hvis de kan aflede kulfiber fra deponering, de kunne åbne portene til brug af genanvendt kulfiber i biler, cykler og til snesevis af andre applikationer. De kunne også spare en masse energi, da produktionen af jomfrueligt materiale er den mest energiintensive del af processen.
hovedproblemet er, at kulfiber ikke blot kan smeltes ned og reformeres som aluminium. Kulfiberkompositter får deres styrke fra lange, præcist justerede kulfibre, fastgjort i en limlignende polymer, der hærdes ved høje temperaturer og tryk. Når de er hærdet, smelter de fleste af disse hårde polymerer ikke og skal brændes af eller kemisk opløses for at genvinde de værdifulde fibre.
i sin facilitet nær Dudley, vest Midlands, har ELG Carbon Fiber genbrugt kulfiber siden 2009 ved at afbrænde polymererne. Vartega, en opstart baseret i Colorado, der fremstår som et carbon Fiber tech hub, gør noget lignende med kemikalier.
begge resulterer i fibre, der er kortere og mere rodet op end nye, hvilket reducerer deres evne til at bære tunge belastninger, siger Steve Pickering, leder af mechanical, materials and manufacturing engineering ved University of Nottingham.
genanvendt kulfiber ender ofte i tennisketsjere og golfkøller, hvor lav vægt (og cachet af kulfiber) er vigtigere end styrke, siger Pickering. “Det er stadig et godt materiale, men det er ikke så meget bedre end andre billige materialer derude som aluminium og andre kompositter,” tilføjer han.
fremtiden for kulfiber
Pickering ‘ s forskerteam arbejder på en måde at sprede genbrugte fibre i væske og justere dem ved at tvinge det gennem en lille dyse. Han mener, at processen i sidste ende vil føre til genanvendt kulfiber, der er stærk nok til bilbrug.
mere effektiv genanvendelse kan også have store konsekvenser for omkostningerne, siger han. Som materiale til bildele koster kulfiber i øjeblikket 20 gange mere end stål og 10 gange mere end aluminium, ifølge forskning (pdf) fra Jaguar Land Rover.
Chris kaffe, administrerende direktør for Colorado-baserede Mallinda, en opstart, der arbejder med kulfiber, er enig i, at der er mulighed for at nedbringe omkostningerne. Virksomheden har udviklet en ny polymer, der kan omformes og repareres ved lavere temperaturer og – fordi det er let at omforme – ville gøre det muligt at stemple kulfiberbildele på mindre end et minut i stedet for de flere timer, processen i øjeblikket kan tage.
“vi forestiller os at tabe omkostningerne ved kulfiber ved at skabe et sekundært marked for inkorporering af genanvendte fibre i nye produkter,” siger kaffe.
det vil ikke ske natten over. De store bilproducenter har tidligere vist sig langsomme med at omfavne nye materialer: ændring af F-150 pickup chassis fra stål til aluminium, for eksempel, tog Ford seks år og kostede en milliard dollars.
“plus, vi har 50 års traditionel kulfiberkemi og udvikling at indhente,” siger kaffe.
den gode nyhed er, at kulfiberprodukter varer længe: den nuværende generation af vindmøllevinger og elektriske køretøjer vil ikke være på vej til vraggården i mindst et årti. Måske når anden generation går på pension, vi har et sted bedre at lægge deres dyrebare kulfibre end et hul i jorden.
Tilmeld dig som Guardian Sustainable Business-medlem og få flere historier som denne direkte til din indbakke hver uge. Du kan også følge os på kvidre.
{{topLeft}}
{{bottomLeft}}
{{topRight}}
{{bottomRight}}
{{/goalExceededMarkerPercentage}}
{{/ticker}}
{{heading}}
{{#paragraphs}}
{{.}}
{{/paragraphs}}{{highlightedText}}
- Del på Facebook
- Del på kvidre
- Del via e-mail
- Del på LinkedIn
- Del på Pinterest
- Del på Facebook
- Del på Messenger
