Czy włókno węglowe jest lepsze dla środowiska niż stal?

 

Człowieku, chcę latający samochód. Jakie to byłoby fajne, prawda? I fakt, że dzisiaj jestPowrót do przyszłościDay podkreśla tylko fakt, że teraz, w 2015 r., mypowinienmieć latające samochody. Jeśli Doktor może to zrobić dzięki technologii 2015, dlaczego my nie możemy? Po części dlatego, że wciąż pracujemy nad technologią unoszenia się w powietrzu, po części dlatego, że zastanawiamy się, jak złożyć koła pod samochodem w możliwie najfajniejszy sposób, a po części dlatego, że samochody są bardzo ciężki. To znaczy, kiedy się nad tym zastanowić, masz do czynienia z od 3000 do 5000 funtów stali i przyspieszacza. Uniesienie tego w powietrze bez ogromnych skrzydeł i pasa startowego to nie lada wyzwanie. DeLoreans ważył nieco mniej, około 2700 funtów, ale to wciąż ponad tona metalu do podniesienia z ziemi. Na szczęście nauka. Producenci samochodów zdają sobie sprawę, że samochody są ciężkie, a ciężar oznacza większe zużycie paliwa. Ponieważ normy dotyczące zużycia paliwa stają się coraz bardziej rygorystyczne, w ich najlepszym interesie leży zrzucenie części dodatkowego ciężaru. W tym celu sięgają po włókno węglowe.

Co to jest włókno węglowe?

Włókno węglowe to… cóż… włókna węglowe. Spróbuj tu nadążać, podtytuł. Mówiąc dokładniej, są to włókna składające się z atomów węgla, które można splatać w materiał lub łączyć z żywicą, tworząc coś nieco sztywniejszego. Ten ostatni nazywany jest polimerem wzmocnionym włóknem węglowym (CFRP), ale można go również nazwać włóknem węglowym, ponieważ… jest niejasny. Włókno węglowe jest lekkie, ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie, tolerancję na wysoką temperaturę, wysoką odporność chemiczną, wysoką sztywność i niską rozszerzalność cieplną. Innymi słowy, bycie kijem do softballu o powolnym skoku twojego wujka jest zbyt wykwalifikowane. Służy do produkcji wszystkiego, od wnętrz samochodów po zdalnie sterowane helikoptery i motocykle wyścigowe. Jest już szeroko stosowany zarówno w przemyśle samochodowym, jak i lotniczym, więc latające samochody powinny być kolejnym logicznym krokiem, prawda? W RecycleNation często narzekamy na węgiel, ale nawet zdajemy sobie sprawę, że nie jest on pozbawiony zastosowań (takich jak bycie podstawą życia czy cokolwiek innego). Jednym z nich jest tworzenie lekkich, supermocnych materiałów. Poza tym robię małe bąbelki w moich napojach gazowanych. Jednak pomimo swojej skłonności do bycia niesamowitym, włókno węglowe ma wpływ na środowisko, którego nie można po prostu zignorować.

Jaki jest wpływ włókna węglowego na środowisko?

Cóż… trudno powiedzieć. Nie ma wątpliwości, że produkcja włókna węglowego kosztuje tonę energii. W rzeczywistości jest około 14 razy bardziej energochłonne niż produkcja stali, a proces tworzenia powoduje emisję znacznej ilości gazów cieplarnianych. Z drugiej strony włókno węglowe nie powoduje korozji, degradacji, rdzy ani zmęczenia. Oznacza to, że ma znacznie dłuższy cykl życia, więc potencjalnie wystarczy go wyprodukować tylko raz, podczas gdy część stalowa musiałaby być wielokrotnie wymieniana. Dzięki temu jego wpływ na cały cykl życia wygląda znacznie lepiej. Co równie ważne, główne zastosowania włókna węglowego znajdują się obecnie w motoryzacji i lotnictwie, gdzie masa wpływa na ilość zużytego paliwa. Mniej paliwa oznacza mniej emisji, a ponieważ część z włókna węglowego waży około 20 procent masy stalowej, oznacza to jeszcze lepszy wynik dla włókna węglowego. Stal ma tę zaletę, że nadaje się do nieskończonego recyklingu. Z tony stali można zrobić tysiące mil drutu, a podwozie samochodu ma wystarczającą liczbę wideł, aby Błękitny Raja płakał z radości. A kiedy już skończysz, możesz go ponownie stopić i zrobić… miski lub cokolwiek innego. Nie wiem, jakiej stali używa się obecnie. Gitary? Z drugiej strony włókno węglowe prawie nigdy nie jest poddawane recyklingowi i może przetrwać na wysypisku śmieci bardzo długo (patrz degradacja powyżej). A z 50000 ton metrycznych włókna węglowego wyprodukowanych w zeszłym roku około 10000 z nich trafiło do strumienia odpadów, nie przekształcając go nigdy w produkt. Skończyło się jako złom z procesu produkcyjnego.

Czy włókno węglowe można poddać recyklingowi?

Absolutnie cholernie lutely. Teraz. Ale nie zawsze tak było. Regeneracja i recykling włókien węglowych to stosunkowo nowy proces. I choć nie jest to tak kosztowne, jak tworzenie nowych CFRP, nie jest też tanie. Zwykle dzieje się to w procesie zwanym pirolizą, co dosłownie oznacza rozkład przez ogień. Słodki. Włókno węglowe jest podgrzewane do absurdalnie wysokich temperatur w środowisku pozbawionym tlenu, więc w rzeczywistości nie zapala się. Wszystkie dodatkowe elementy roztapiają się i pozostają nieskazitelne włókna węglowe, które można ponownie wykorzystać do czegokolwiek, do czego użyto oryginalnych włókien. Włókno węglowe można również poddać recyklingowi poprzez mielenie lub rozdrabnianie, co jest równie skuteczne, ale pozostawia krótsze włókno. Krótsze włókna są słabsze niż dłuższe, więc wynik nie jest tak użyteczny jak włókna poddane pirolizie, ale nadal można ich używać do takich rzeczy, jak obudowy elektroniki, które nie wymagają oceny zderzeniowej. Recykling włókna węglowego wymaga więcej energii niż stali, ale na dłuższą metę wygląda na to, że jest lepszy dla środowiska. Chcę więc powiedzieć, że jeśli mam zastąpić całą stal w moim DeLoreanie włóknem węglowym, lepiej się upewnić, że została poddana recyklingowi w procesie pirolizy. W przeciwnym razie nie będzie już tak dobrze działać, gdy wbiję go w kilka wież zegarowych.