Is koolstofvezel beter voor het milieu dan staal?

 

Man, ik wil een vliegende auto. Hoe cool zou dat zijn, toch? En het feit dat dat vandaag zo isTerug naar de toekomstDay benadrukt alleen maar het feit dat we nu, in 2015,zou moetenvliegende auto's hebben. Als Doc het kan met de technologie van 2015, waarom kunnen wij dat dan niet? Een deel van de reden is dat we nog steeds aan de zweeftechnologie werken, een deel ervan is omdat we aan het uitzoeken zijn hoe we de wielen op de coolst mogelijke manier onder de auto kunnen opklappen, en een deel ervan is omdat auto's erg zwaar. Ik bedoel, als je erover nadenkt, zit je midden tussen 3000 tot 5000 pond staal en versneller. Dat van de grond krijgen zonder enorme vleugels en een landingsbaan is geen kleine truc. DeLoreans wogen iets minder dan dat, ongeveer 2700 pond, maar dat is nog steeds meer dan een ton metaal om van de grond te tillen. Gelukkig de wetenschap. Autofabrikanten beseffen dat auto's zwaar zijn, en zwaarte betekent een hoger brandstofverbruik. Nu de normen voor brandstofefficiëntie met de seconde strenger worden, is het in hun belang om wat van dat extra gewicht te verminderen. Daarvoor kijken ze naar koolstofvezel.

Wat is koolstofvezel?

Koolstofvezel is... nou ja... vezels van koolstof. Probeer hier bij te blijven, subkop. Meer specifiek zijn het vezels die bestaan ​​uit koolstofatomen die samen tot een materiaal kunnen worden geweven, of kunnen worden gecombineerd met een hars om iets stijver te vormen. Dit laatste wordt een koolstofvezelversterkt polymeer (CFRP) genoemd, maar kan ook koolstofvezel worden genoemd omdat... vaag. Koolstofvezel is licht, heeft een hoge treksterkte, hoge temperatuurtolerantie, hoge chemische bestendigheid, hoge stijfheid en lage thermische uitzetting. Met andere woorden, het is veel overgekwalificeerd om de langzame softbalknuppel van je oom te zijn. Er wordt van alles van gemaakt, van auto-interieurs tot op afstand bestuurbare helikopters en racefietsen. En het wordt al veel gebruikt in zowel de autoproductie als de lucht- en ruimtevaartindustrie, dus vliegende auto's zouden de volgende logische stap moeten zijn, toch? We klagen hier bij RecycleNation veel over koolstof, maar zelfs wij realiseren ons dat het niet zonder de toepassingen ervan is (alsof het de basis van het leven is, of wat dan ook). En het creëren van lichtgewicht, supersterke materialen is daar één van. Ook maak ik kleine belletjes in mijn koolzuurhoudende dranken. Ondanks de neiging om geweldig te zijn, heeft koolstofvezel echter een impact op het milieu die niet zomaar kan worden genegeerd.

Wat is de milieu-impact van koolstofvezel?

Nou… het is moeilijk te zeggen. Het lijdt geen twijfel dat de productie van koolstofvezel een hoop energie kost. In feite is het ongeveer 14 keer zo energie-intensief als de productie van staal, en het creatieproces stoot een aanzienlijke hoeveelheid broeikasgassen uit. Aan de andere kant corrodeert, degradeert, roest of vermoeit koolstofvezel niet. Dat betekent dat het een veel langere levensduur heeft, waardoor het mogelijk maar één keer geproduceerd hoeft te worden terwijl een stalen onderdeel meerdere keren vervangen zou moeten worden. Daardoor ziet de impact ervan over de volledige levenscyclus er een stuk beter uit. En net zo belangrijk is dat de voornaamste toepassingen van koolstofvezel momenteel in de auto- en ruimtevaartsector liggen, waar het gewicht de hoeveelheid gebruikte brandstof bepaalt. Minder brandstof betekent minder uitstoot, en aangezien een koolstofvezelonderdeel ongeveer 20 procent weegt van wat een stalen exemplaar weegt, betekent dat een nog betere score voor koolstofvezel. Staal heeft het voordeel dat het oneindig recycleerbaar is. Van een ton staal kunnen duizenden kilometers draad worden gemaakt, een autochassis kan genoeg vorken hebben om de Blue Raja te laten huilen van vreugde. En als je er klaar mee bent, kun je het weer omsmelten en... kommen maken of wat dan ook. Ik weet niet waarvoor staal tegenwoordig wordt gebruikt. Gitaren? Koolstofvezel daarentegen wordt bijna nooit gerecycled en blijft lange tijd op de stortplaats achter (zie degradatie hierboven). En van de 50,{4}} ton koolstofvezel die vorig jaar werd geproduceerd, ging ongeveer 10,000 daarvan de afvalstroom in zonder er ooit een product van te maken. Het eindigde als schroot uit het productieproces.

Kan koolstofvezel worden gerecycled?

Abso-frickin'-lutely. Nu. Maar dat was niet altijd het geval. Het terugwinnen en recyclen van koolstofvezels is een vrij nieuw proces. En hoewel het niet zo duur is als het maken van nieuwe CFRP's, is het niet goedkoop. Het gebeurt meestal in een proces dat pyrolyse wordt genoemd, wat zich letterlijk vertaalt naar afbraak door brand. Zoet. De koolstofvezel wordt in een zuurstofloze omgeving tot belachelijk hoge temperaturen verwarmd, zodat deze niet echt vlam vat. Al het extra spul smelt weg en je houdt ongerepte koolstofvezels over die kunnen worden hergebruikt voor alles waarvoor de originele vezels werden gebruikt. Koolstofvezels kunnen ook worden gerecycled door ze te malen of te versnipperen, wat net zo effectief is, maar je houdt wel een kortere vezel over. Kortere vezels zijn zwakker dan langere, dus het resultaat is niet zo bruikbaar als gepyrolyseerde vezels, maar ze kunnen nog steeds worden gebruikt voor zaken als elektronicabehuizingen, waarvoor geen crashclassificatie nodig is. Het recyclen van koolstofvezel kost meer energie dan staal, maar op de lange termijn lijkt het beter voor het milieu. Dus wat ik wil zeggen is: als ik al het staal in mijn DeLorean ga vervangen door koolstofvezel, kan ik er maar beter voor zorgen dat het wordt gerecycled door pyrolyse. Anders zal het niet zo goed werken nadat ik het in een paar klokkentorens heb laten lopen.