Carbon Fiber: a Wonder material with a dirty secret
a Carbon Fiber-t egyre inkább a tiszta gazdaság csodaanyagaként ünneplik. A nagy szilárdság és a kis súly egyedülálló kombinációja segített a szélenergia forradalmának előmozdításában és a repülőgépek üzemanyag-hatékonyabbá tételében.
a szénszálas turbinalapátok hosszabbak és merevebbek lehetnek, mint a hagyományos üvegszálas modellek, így ellenállóbbak a tengeren és hatékonyabbak kevésbé szellős körülmények között.
az autógyártók is ráébrednek az anyag lehetőségeire, hogy könnyebb és hatékonyabb járműveket készítsenek. A McLaren nemrégiben bejelentette, hogy Sheffieldben gyárat nyit szénszálas sportautók gyártására, a BMW i3 – at pedig szénszálas utasegységgel szerelik fel-ez az első ilyen sorozatgyártású autó.
de a szénszálnak van egy piszkos titka: a csúcstechnológiás anyag előállítása pazarló, és nehezen újrahasznosítható.
hulladéklerakó felesleges hulladéka
ahhoz, hogy az erős, könnyű kompozit anyagú iparágak szeressék, a szénszálat műanyag polimer gyantával kombinálják. De a gyártási folyamat, amelyben a kompozit anyagok lapjait gyakran kézzel helyezik el, pazarló.
mire méretre vágják őket, ezeknek a szénszálas lemezeknek majdnem egyharmada a gyári padlón végzi, az Elg Carbon Fibre újrahasznosító cég szerint. Ahol az anyag termékekké válik, a legtöbb végül hulladéklerakóba kerül, mondja a cég.
a Green Alliance környezetvédelmi jótékonysági szervezet februári jelentése (pdf) a szénszálat azon új anyagok közé sorolta, amelyek a jövőben hulladékproblémákat okozhatnak, hacsak nem tesznek gyors lépéseket annak érdekében, hogy újrahasznosításra és újrafelhasználásra készen álljanak.
kutatók és startupok versenyeznek, hogy megoldják ezt a rejtélyt. Ha el tudják terelni a szénszálakat a hulladéklerakókról, akkor megnyithatják a kapukat az újrahasznosított szénszálak autókban, kerékpárokban és tucatnyi más Alkalmazásban történő felhasználására. Sok energiát is megtakaríthatnak, mivel a szűz anyag előállítása a folyamat legenergiaigényesebb része.
a fő probléma az, hogy a szénszálat nem lehet egyszerűen megolvasztani és megreformálni, mint az alumíniumot. A szénszálas kompozitok szilárdságát hosszú, pontosan összehangolt szénszálakból nyerik, amelyek ragasztószerű polimerbe vannak rögzítve, amely magas hőmérsékleten és nyomáson keményedik. A kikeményedés után ezeknek a kemény polimereknek a többsége nem olvad el, és le kell égetni vagy kémiailag fel kell oldani, hogy visszanyerje az értékes rostokat.
a West Midlands-i Dudley közelében található létesítményében az ELG Carbon Fiber 2009 óta újrahasznosítja a szénszálakat a polimerek elégetésével. Vartega, a coloradói székhelyű startup, amely szénszálas technológiai központként jelenik meg, valami hasonlót csinál a vegyszerekkel.
mindkettő olyan szálakat eredményez, amelyek rövidebbek és zavarosabbak, mint az újak, ami csökkenti a nehéz terhek elviselésére való képességüket, mondja Steve Pickering, a Nottinghami Egyetem mechanikai, anyag-és gyártásmérnöki vezetője.
az újrahasznosított szénszálak gyakran teniszütőkben és golfütőkben kötnek ki, ahol az alacsony súly (és a szénszál gyorsítótár) fontosabb, mint az erő, mondja Pickering. “Még mindig jó anyag, de nem sokkal jobb, mint más olcsó anyagok, mint az alumínium és más kompozitok” – tette hozzá.
a szénszál jövője
Pickering kutatócsoportja azon dolgozik, hogyan lehet az újrahasznosított szálakat folyadékban eloszlatni, és egy apró fúvókán keresztül átvezetni őket. Úgy gondolja, hogy a folyamat végül újrahasznosított szénszálhoz vezet, amely elég erős az autóiparban.
a hatékonyabb újrahasznosítás nagy hatással lehet a költségekre is, mondja. Az autóalkatrészek alapanyagaként a szénszál jelenleg 20-szor többe kerül, mint az acél és 10-szer többe, mint az alumínium-derül ki a Jaguar Land Rover kutatásából.
Chris Kaffer, a coloradói székhelyű mallinda, a szénszálakkal foglalkozó startup vezérigazgatója egyetért azzal, hogy van lehetőség a költségek csökkentésére. A vállalat kifejlesztett egy új polimert, amely alacsonyabb hőmérsékleten is átalakítható és javítható, és – mivel könnyen átalakítható – lehetővé tenné a szénszálas autóalkatrészek kevesebb mint egy perc alatt történő lepecsételését, mint a folyamat jelenleg több órája.
“úgy képzeljük el, hogy csökkentjük a szénszálak költségeit azáltal, hogy másodlagos piacot hozunk létre az újrahasznosított szálak új termékekbe történő beépítéséhez” – mondja Kaffer.
ez nem fog egyik napról a másikra megtörténni. A nagy autógyártók a múltban lassúnak bizonyultak az új anyagok befogadásában: például az F-150 pickup alvázának acélról alumíniumra történő cseréje a Fordnak hat évet vett igénybe, és egymilliárd dollárba került.
“ráadásul 50 évnyi hagyományos szénszálas kémia és fejlesztés áll előttünk” – mondja Kaffer.
a jó hír az, hogy a szénszálas termékek hosszú ideig tartanak: a szélturbina lapátok és az elektromos járművek jelenlegi generációja legalább egy évtizedig nem kerül a roncstelepre. Talán mire a második generáció visszavonul, jobb helyre tesszük értékes szénszálaikat, mint egy lyuk a földbe.
iratkozzon fel a Guardian Sustainable Business tagjává, és minden héten több ilyen történetet kaphat közvetlenül a postaládájába. Követhetsz minket a Twitteren is.
{{topLeft}}
{{bottomLeft}}
{{topRight}}
{{bottomRight}}
{{/goalExceededMarkerPercentage}}
{{/ticker}}
{{heading}}
{{#paragraphs}}
{{.}}
{{/paragraphs}}{{highlightedText}}
- Megosztás a Facebook-on
- Megosztás a Twitteren
- Megosztás e-mailben
- Megosztás a LinkedIn-en
- Megosztás a Pinteresten
- Megosztás a WhatsApp-on
- Megosztás a Messengeren
