Carbon fibre: the wonder material with a dirty secret
hiilikuitua juhlitaan yhä enemmän puhtaan talouden ihmemateriaalina. Sen ainutlaatuinen yhdistelmä suuri lujuus ja alhainen paino on auttanut ajaa tuulivoiman vallankumous ja tehdä lentokoneita enemmän polttoainetta.
Hiilikuituturbiinien lavat voivat olla pidempiä ja jäykempiä kuin perinteiset lasikuitumallit, mikä tekee niistä kestävämpiä merellä ja tehokkaampia vähemmän tuulisissa olosuhteissa.
autonvalmistajat ovat myös heräämässä materiaalin mahdollisuuksiin tehdä kevyempiä ja tehokkaampia ajoneuvoja. McLaren ilmoitti hiljattain suunnitelmistaan avata Sheffieldiin tehdas hiilikuitu-urheiluautojen valmistusta varten, ja BMW: n i3: een on asennettu hiilikuitu – Henkilöauto-ensimmäinen tällainen massatuotantoauto.
mutta hiilikuidulla on likainen salaisuus: hi-tech-materiaali on tuhlailevaa tuottaa ja vaikea kierrättää.
Kaatopaikkajäte
vahvaksi, kevyeksi komposiittimateriaaliteollisuuden rakkaudeksi hiilikuitu yhdistetään muoviseen polymeerihartsiin. Mutta valmistusprosessi, jossa komposiittimateriaalista valmistetut levyt asetetaan usein käsin, on tuhlaava.
kun ne on trimmattu kokoon, kierrätysyritys ELG Carbon Fibren mukaan lähes kolmannes näistä hiilikuitulevyistä päätyy tehtaan lattioille. Jos aineksesta tulee tuotteita, suurin osa päätyy lopulta kaatopaikalle, yhtiö kertoo.
ympäristöjärjestö Green Alliancen helmikuussa julkaisema raportti (pdf) luetteli hiilikuidun yhdeksi monista uusista materiaaleista, jotka voivat aiheuttaa jäteongelmia tulevaisuudessa, ellei sen saattamiseksi kierrätyskuntoon ja uudelleenkäyttöön ryhdytä ripeästi.
tutkijat ja startupit kilvan ratkovat tätä pulmaa. Jos hiilikuitua saadaan siirrettyä pois kaatopaikoilta, ne voisivat avata portit kierrätyshiilikuidun käytölle autoissa, pyörissä ja kymmenissä muissa sovelluksissa. Ne voisivat myös säästää paljon energiaa, koska neitseellisen materiaalin tuotanto on prosessin energiaintensiivisin osa.
keskeinen ongelma on se, ettei hiilikuitua voi yksinkertaisesti sulattaa ja uudistaa alumiinin tavoin. Hiilikuitukomposiitit saavat voimansa pitkistä, tarkasti kohdistetuista hiilikuiduista, jotka on kiinnitetty liimamaiseen polymeeriin, joka kovettuu korkeissa lämpötiloissa ja paineissa. Kovetuttuaan useimmat näistä kovista polymeereistä eivät sula, vaan ne on poltettava tai liuotettava kemiallisesti arvokkaiden kuitujen saamiseksi takaisin.
Elg Carbon Fibre on kierrättänyt Dudleyn lähellä west Midlandsissa sijaitsevassa laitoksessaan hiilikuitua vuodesta 2009 polttamalla polymeerit pois. Hiilikuituteknologian keskittymäksi nouseva Coloradossa toimiva startup-yritys Vartega tekee jotain vastaavaa kemikaaleilla.
molemmat aiheuttavat uusia lyhyempiä ja sotkuisempia kuituja, mikä vähentää niiden kykyä kantaa raskaita kuormia, sanoo Nottinghamin yliopiston kone -, materiaali-ja valmistustekniikan johtaja Steve Pickering.
Kierrätyshiilikuitu päätyy usein tennismailoihin ja golfmailoihin, joissa kevyt paino (ja hiilikuidun kakka) on voimaa tärkeämpää, Pickering sanoo. “Se on edelleen hyvä materiaali, mutta se ei ole niin paljon parempi kuin muut halvat materiaalit, kuten alumiini ja muut komposiitit”, hän lisää.
Future of carbon fibre
Pickeringin tutkimusryhmä pyrkii löytämään tavan hajottaa kierrätyskuituja nesteeseen ja uudelleenjärjestellä niitä pakottamalla ne pienen suuttimen läpi. Hän arvelee prosessin johtavan lopulta siihen, että kierrätyshiilikuitu on riittävän vahvaa autokäyttöön.
tehokkaammalla kierrätyksellä voisi olla isoja vaikutuksia myös kustannuksiin, hän sanoo. Autojen osien materiaalina hiilikuitu maksaa tällä hetkellä 20 kertaa enemmän kuin teräs ja 10 kertaa enemmän kuin alumiini, ilmenee Jaguar Land Roverin tutkimuksesta (pdf).
hiilikuitujen parissa työskentelevän coloradolaisen Mallindan toimitusjohtaja Chris Kaffer on samaa mieltä siitä, että kustannuksia on mahdollista saada alas. Yhtiö on kehittänyt uuden polymeerin, jota voidaan muokata ja korjata alemmissa lämpötiloissa ja joka – koska se on helppo muotoilla uudelleen – mahdollistaisi hiilikuituautojen osien leimaamisen alle minuutissa sen sijaan, että prosessi kestäisi useita tunteja.
“kuvittelemme, että hiilikuidun hinta laskisi luomalla jälkimarkkinat kierrätyskuidun sisällyttämiselle uusiin tuotteisiin”, kaffer sanoo.
se ei tapahdu yhdessä yössä. Suuret autonvalmistajat ovat aiemmin osoittautuneet hitaiksi omaksumaan uusia materiaaleja: F-150-pickup-mallin Alustan muuttaminen esimerkiksi teräksestä alumiiniin vei Fordilta kuusi vuotta ja maksoi miljardi dollaria.
“Plus, meillä on 50 vuotta perinteistä hiilikuitukemiaa ja kehitystä kurottavana”, kaffer sanoo.
hyvä uutinen on, että hiilikuitutuotteet kestävät pitkään: nykyinen tuuliturbiinien lapojen ja sähköautojen sukupolvi ei suuntaa romuttamolle ainakaan vielä vuosikymmeneen. Ehkä siihen mennessä, kun toinen sukupolvi jää eläkkeelle, meillä on parempi paikka laittaa heidän kallisarvoiset hiilikuitunsa kuin reikä maassa.
liity Guardian Sustainable Business-jäseneksi ja saat lisää tällaisia tarinoita suoraan sähköpostiisi joka viikko. Voit seurata meitä myös Twitterissä.
{{topLeft}}
{{bottomLeft}}
{{topRight}}
{{bottomRight}}
{{/goalExceededMarkerPercentage}}
{{/ticker}}
{{heading}}
{{#paragraphs}}
{{.}}
{{/paragraphs}}{{highlightedText}}
- Jaa Facebookissa
- Jaa Twitterissä
- Jaa sähköpostilla
- Jaa LinkedInissä
- Jaa Pinterestissä
- jaa WhatsAppissa
- Jaa Messengerissä
