Carbon fibre: the wonder material with a dirty secret
koolstofvezel wordt in toenemende mate gevierd als wondermateriaal voor de schone economie. De unieke combinatie van hoge sterkte en laag gewicht heeft geholpen rijden de windenergie revolutie en vliegtuigen zuiniger te maken.
Carbon fibre turbine blades kunnen langer en stijver zijn dan traditionele glasvezelmodellen, waardoor ze veerkrachtiger zijn op zee en efficiënter in minder luchtige omstandigheden.
autofabrikanten worden ook bewust van het potentieel van het materiaal om lichtere en efficiëntere voertuigen te maken. McLaren heeft onlangs plannen aangekondigd om een fabriek te openen in Sheffield voor de productie van koolstofvezel sportwagens, en BMW ‘ s i3 is uitgerust met een koolstofvezel passagierseenheid – de eerste dergelijke massa-geproduceerde auto.
maar koolstofvezel heeft een Vuil geheim: het hi-tech materiaal is verspillend om te produceren en moeilijk te recyclen.
overtollig afval voor stortplaatsen
koolstofvezel wordt gecombineerd met een kunststofpolymeerhars om de sterke, lichte industrie van composietmaterialen te worden. Maar het productieproces, waarbij platen van composietmateriaal vaak met de hand worden gelegd, is verspillend.
tegen de tijd dat ze op maat zijn gesneden, belandt bijna een derde van deze koolstofvezelplaten op fabrieksvloeren, volgens recyclingbedrijf Elg Carbon Fibre. Waar het materiaal er wel producten van maakt, komt het grootste deel uiteindelijk op de stortplaats terecht, zegt het bedrijf.
in een rapport (pdf) in februari van de milieu-liefdadigheidsorganisatie Green Alliance wordt koolstofvezel genoemd als een van de verschillende nieuwe materialen die in de toekomst afvalproblemen kunnen veroorzaken, tenzij er snel actie wordt ondernomen om deze stof klaar te maken voor recycling en hergebruik.
onderzoekers en startups racen om dit raadsel op te lossen. Als ze koolstofvezel van stortplaatsen kunnen afleiden, kunnen ze de poorten openen voor het gebruik van gerecycleerde koolstofvezel in auto ‘ s, fietsen en voor tientallen andere toepassingen. Ze kunnen ook veel energie besparen, omdat de productie van nieuw materiaal het meest energie-intensieve onderdeel van het proces is.
het belangrijkste probleem is dat koolstofvezel niet zomaar kan worden gesmolten en gereformeerd zoals aluminium. Koolstofvezel composieten krijgen hun kracht uit lange, precies uitgelijnde koolstofvezels, bevestigd in een lijmachtig polymeer dat bij hoge temperaturen en drukken wordt uitgehard. Eenmaal uitgehard, zullen de meeste van deze taaie polymeren niet smelten en moeten ze worden verbrand of chemisch opgelost om de waardevolle vezels terug te winnen.
ELG Carbon Fibre recyclet sinds 2009 koolstofvezels door de polymeren te verbranden. Vartega, een startup gevestigd in Colorado, die in opkomst is als een koolstofvezel tech hub, doet iets dergelijks met chemicaliën.
beide resulteren in vezels die korter zijn en meer door elkaar zijn gehaald dan nieuwe vezels, waardoor ze minder zware lasten kunnen dragen, zegt Steve Pickering, hoofd mechanical, materials and manufacturing engineering aan de Universiteit van Nottingham.
gerecycleerde koolstofvezel komt vaak terecht in tennisrackets en golfclubs, waar laag gewicht (en de cachet van koolstofvezel) belangrijker is dan sterkte, zegt Pickering. “Het is nog steeds een goed materiaal, maar het is niet veel beter dan andere goedkope materialen die er zijn, zoals aluminium en andere composieten,” voegt hij toe.
toekomst van koolstofvezel
het onderzoeksteam van Pickering werkt aan een manier om gerecycleerde vezels in vloeistof te dispergeren en ze opnieuw af te stemmen door ze door een klein mondstuk te duwen. Hij denkt dat het proces uiteindelijk zal leiden tot gerecycleerde koolstofvezel die sterk genoeg is voor gebruik in de auto-industrie.
efficiëntere recycling kan ook grote gevolgen hebben voor de kosten, zegt hij. Als materiaal voor auto-onderdelen kost koolstofvezel momenteel 20 keer meer dan staal en 10 keer meer dan aluminium, volgens onderzoek (pdf) van Jaguar Land Rover.
Chris Kaffer, CEO van het in Colorado gevestigde Mallinda, een startup die werkt aan koolstofvezel, is het ermee eens dat er ruimte is om de kosten te verlagen. Het bedrijf heeft een nieuw polymeer ontwikkeld dat kan worden geremould en gerepareerd bij lagere temperaturen en-omdat het gemakkelijk te hervormen is – zou toestaan dat koolstofvezel auto-onderdelen worden afgestoten in minder dan een minuut in plaats van de verschillende uren die het proces kan momenteel duren.
” we stellen ons voor om de kosten van koolstofvezel te verlagen door een secundaire markt te creëren voor de verwerking van gerecycleerde vezels in nieuwe producten, ” zegt Kaffer.
dat zal niet van de ene op de andere dag gebeuren. De grote autofabrikanten hebben in het verleden bewezen traag om nieuwe materialen te omarmen: het veranderen van de F-150 pick-up chassis van staal naar aluminium, bijvoorbeeld, nam Ford zes jaar en kostte een miljard dollar.
“Plus, we hebben 50 jaar van traditionele koolstofvezel chemie en ontwikkeling in te halen,” zegt Kaffer.
het goede nieuws is dat koolstofvezelproducten lang meegaan: de huidige generatie windturbinebladen en elektrische voertuigen zal nog minstens tien jaar niet naar de sloopwerf gaan. Misschien hebben we tegen de tijd dat de tweede generatie met pensioen gaat, een betere plek om hun kostbare koolstofvezels te stoppen dan een gat in de grond.
Meld u aan als lid van Guardian Sustainable Business en ontvang elke week meer van dit soort verhalen rechtstreeks in uw inbox. U kunt ons ook volgen op Twitter.
{{topLeft}}
{{bottomLeft}}
{{topRight}}
{{bottomRight}}
{{/goalExceededMarkerPercentage}}
{{/ticker}}
{{heading}}
{{#paragraphs}}
{{.}}
{{/paragraphs}}{{highlightedText}}
- Delen op Facebook
- Delen op Twitter
- delen via e-mail
- Delen op LinkedIn
- Delen op Pinterest
- Delen op WhatsApp
- Delen op Messenger
