Karbonfiber: undermaterialet med en skitten hemmelighet
Karbonfiber blir i økende grad feiret som et undermateriale for den rene økonomien. Den unike kombinasjonen av høy styrke og lav vekt har bidratt til å drive vindkraftrevolusjonen og gjøre flyene mer drivstoffeffektive.
Turbinbladene I Karbonfiber kan være lengre og stivere enn tradisjonelle glassfibermodeller, noe som gjør dem mer motstandsdyktige til sjøs og mer effektive i mindre luftige forhold.
bilprodusenter våkner også opp til materialets potensial for å lage lettere og mer effektive biler. McLaren annonserte nylig planer om å åpne en fabrikk I Sheffield for å produsere sportsbiler i karbonfiber, OG BMWS I3 er utstyrt med en passasjerenhet i karbonfiber – den første masseproduserte bilen.
men karbonfiber har en skitten hemmelighet: det høyteknologiske materialet er sløsing å produsere og vanskelig å resirkulere.
Overflødig avfall til deponi
for å bli den sterke, lette komposittmaterialeindustrien elsker, er karbonfiber kombinert med en plastpolymerharpiks. Men produksjonsprosessen, hvor ark av komposittmateriale ofte legges opp for hånd, er sløsing.
innen de har blitt trimmet til størrelse, ender nesten en tredjedel av disse karbonfiberarkene på fabrikkgulv, ifølge resirkuleringsselskapet ELG Carbon Fibre. Hvor materialet gjør det til produkter, vil det meste til slutt ende opp i deponi, sier firmaet.
en rapport (pdf) I februar fra miljøorganisasjonen Green Alliance listet karbonfiber som et av flere nye materialer som kan skape avfallsproblemer i fremtiden, med mindre det tas raske tiltak for å gjøre det klart for resirkulering og gjenbruk.
Forskere og startups er racing for å løse dette gåten. Hvis de kan avlede karbonfiber fra deponi, kan de åpne portene for bruk av resirkulert karbonfiber i biler, sykler og for dusinvis av andre applikasjoner. De kan også spare mye energi siden produksjonen av jomfruelig materiale er den mest energiintensive delen av prosessen.
hovedproblemet er at karbonfiber ikke bare kan smeltes ned og reformeres som aluminium. Karbonfiberkompositter får sin styrke fra lange, nøyaktig justerte karbonfibre, festet i en limlignende polymer som herdes ved høye temperaturer og trykk. Når det er herdet, vil de fleste av disse tøffe polymerene ikke smelte og må brennes av eller kjemisk oppløses for å gjenvinne de verdifulle fibrene.
I sitt anlegg nær Dudley, west Midlands, Har ELG Karbonfiber vært resirkulering karbonfiber siden 2009 ved å brenne av polymerer. Vartega, en oppstart basert I Colorado, som fremstår som et karbonfiberteknisk hub, gjør noe lignende med kjemikalier.
begge resulterer I fibre som er kortere og mer jumbled opp enn nye, og reduserer deres evne til å bære tunge belastninger, sier Steve Pickering, leder for mekanisk, materialer og produksjonsteknikk ved University of Nottingham.
Resirkulert karbonfiber ender ofte opp i tennisracketer og golfklubber, hvor lav vekt (og cachet av karbonfiber)er viktigere enn styrke, sier Pickering. “Det er fortsatt et godt materiale, men det er ikke så mye bedre enn andre billige materialer der ute som aluminium og andre kompositter,” legger han til.
Future of carbon fiber
Pickering forskningsteam jobber med en måte å spre resirkulerte fibre i væske og justere dem ved å tvinge den gjennom en liten dyse. Han mener prosessen til slutt vil føre til resirkulert karbonfiber som er sterk nok til bilbruk.
Mer effektiv resirkulering kan også ha store konsekvenser for kostnadene, sier han. Som materiale for bildeler koster karbonfiber i dag 20 ganger mer enn stål og 10 ganger mer enn aluminium, ifølge Forskning (pdf) Fra Jaguar Land Rover.
Chris Kaffer, ADMINISTRERENDE DIREKTØR I Colorado-baserte Mallinda, en oppstart som jobber med karbonfiber, er enig i at det er rom for å få ned kostnadene. Selskapet har utviklet en ny polymer som kan omformet og repareres ved lavere temperaturer – og fordi det er lett å omforme – vil det tillate at karbonfiberbil deler blir stemplet ut på mindre enn et minutt i stedet for de flere timene prosessen kan ta.
” vi ser for oss å redusere kostnadene for karbonfiber ved å skape et annenhåndsmarked for inkorporering av resirkulerte fibre i nye produkter,” sier Kaffer.
det vil ikke skje over natten. De store bilprodusentene har tidligere vist seg sakte å omfavne nye materialer: endring Av F-150 pickup chassis fra stål til aluminium, for eksempel, Tok Ford seks år og kostet en milliard dollar.
“i tillegg har vi 50 år med tradisjonell karbonfiberkjemi og utvikling å ta igjen,” sier Kaffer.
den gode nyheten er at karbonfiberprodukter varer lenge: den nåværende generasjonen av vindturbinblader og elektriske kjøretøy vil ikke være på vei til vrakgården i minst et tiår. Kanskje når andre generasjon går av med pensjon, vil vi ha et bedre sted å sette sine dyrebare karbonfibre enn et hull i bakken.
Registrer Deg For Å Være Et Guardian Sustainable Business-medlem, og få flere historier som dette direkte til innboksen din hver uke. Du kan også følge oss På Twitter.
{{topLeft}}
{{bottomLeft}}
{{topRight}}
{{bottomRight}}
{{/goalExceededMarkerPercentage}}
{{/ticker}}
{{heading}}
{{#paragraphs}}
{{.}}
{{/paragraphs}}{{highlightedText}}
- Del På Facebook
- Del På Twitter
- Del Via E-Post
- Del På LinkedIn
- Del På Pinterest
- Del På WhatsApp
- Del På Messenger
