Jak kompozitní materiály pomáhají dosáhnout dekarbonizace?

Funkce uhlíkového neutrálního uhlíkového vrcholu: Jak kompozity pomáhají dekarbonizovat?

Celosvětově vědci a ekologové vyvíjejí způsoby, jak efektivně dekarbonizovat, z nichž jedním je použití kompozitních materiálů.

Termín dekarbonizace označuje proces snižování úrovní uhlíkových emisí snižováním emisí skleníkových plynů z průmyslu nebo snižováním spalování fosilních paliv. Jednoduše řečeno, dekarbonizace je spojena se snížením produkce oxidu uhličitého (CO2), zejména z dopravy a výroby elektřiny. Zvýšení koncentrace oxidu uhličitého ve vzduchu je jedním z důležitých faktorů vedoucích ke změně klimatu.

Proč se hladina CO2 zvyšuje?

CO2 je skleníkový plyn, který absorbuje teplo ze slunce a na rozdíl od jiných plynů, jako je dusík a kyslík, uvolňuje teplo postupně v průběhu času. Vzhledem k tomu, že CO2 je ve vzduchu přítomen ve velkém množství, způsobuje nerovnováhu celkové energie a zvýšení teploty Země.

CO2 se také snadno rozpouští v oceánu, kde reaguje s molekulami vody a produkuje kyselinu uhličitou, která snižuje pH oceánu. Pokles pH narušuje schopnost mořských organismů extrahovat z vody vápník, který je nezbytný pro vývoj skořápky a kostí.

Mnoho průmyslových odvětví spoléhá na fosilní paliva, jako je uhlí, ropa a zemní plyn. Spalování fosilních paliv vede k emisím CO2, která přispívá k globálnímu oteplování. Výzkumníci se domnívají, že dopad změny klimatu může být snížen, pokud průmysl změní své zdroje energie, tj. z neobnovitelných na obnovitelné zdroje energie, jako jsou sluneční, větrné atd.

Kompozity a dekarburizace

Kompozitní materiál je materiál složený ze dvou nebo více přírodních nebo syntetických materiálů s různými chemickými a fyzikálními vlastnostmi. Nově vyvinuté kompozity neztrácejí vlastnosti jednotlivých komponent, ale mají několik cenných kombinací vlastností.

V leteckém průmyslu byly kompozitní materiály vyvíjeny a používány již dlouhou dobu. Tyto kompozitní materiály pomáhají vyvíjet lehčí a odolnější konstrukce letadel, které pomáhají dekarbonizaci. Většina světa pracuje na nulových emisích uhlíku a výzkumníci a výrobci se domnívají, že použití kompozitních materiálů je účinným způsobem, jak efektivně dekarbonizovat.

V odpovědi na jejich názory nedávno fórum Composites Leadership Forum (CLF) zdůraznilo úlohu kompozitů při dosažení budoucího čistého nulového CO2. Kompozity jsou považovány za nejvíce strategické aktivum a musí být zkoumány pro vývoj produktů, které posilují zelenou průmyslovou revoluci. V průběhu 2016 byla CLF založena s cílem poskytnout nezávislé vedoucí postavení v odvětví. V poslední době se CLF zaměřuje na vývoj nových kompozitních materiálů, které pomohou bojovat proti změně klimatu.

Vývoj dekarburizačního procesu pro kompozitní materiály

Composite Braiding je společnost založená v letech 2017 Stevem Barbourem. Po práci v automobilovém průmyslu získal Barber rozsáhlé zkušenosti a kontakt se společností výrobce kompozitů, uvědomil si význam a potřebu lehčího kompozitního materiálu, který by mohl pomoci dekarbonizovat.

Společnost vybudovala vysoce automatizované výrobní zařízení, které kombinuje materiály jako sklo, uhlíková, aramidová a čedičová vlákna s termoplasty. Nově vyvinuté pokročilé termoplasty jsou silnější a pevnější než ocel a snižují hmotnost až o 60%.

Kromě toho je termoplastická matrice použitá ve výrobním procesu sama recyklovatelná. Nově vyvinutý termoplastický kompozit může snadno opakovat teplo a tlak a nevyžaduje žádné škodlivé chemické látky. Proto lze tento kompozitní materiál snadno znovu použít a recyklovat.

Další výhodou nově vyvinutých termoplastických kompozitů je, že jsou mechanicky vynikající, hospodárnější a udržitelnější než konvenční kompozity. Zajímavá statistika společnosti ukazuje, že vyrábí až 100.000 dílů ročně za náklady podobné tradiční výrobě. Dalším důležitým rysem je, že výrobní proces společnosti snižuje odpad až o 95 procent ve srovnání s tradičními kompozitními procesy. Důvodem nízkého množství odpadů je opětovné využití zbylých materiálů.

Důležité je, že pokud se takové kompozitní materiály aplikují na vozidla, konkrétně pro vývoj lehkých a odolných rámů, rámů sedadel apod., mohou výrazně snížit emise uhlíku a spotřebovat méně energie. Kromě toho, pokud se používá v infrastruktuře (jako jsou stožáry osvětlení a komunikace, mosty apod.), proces instalace vyžaduje méně energie a poskytuje dlouhodobý servis.

Plán budoucího rozvoje

V současné době společnost Composite Braiding spolupracuje s projektem High Value Manufacturing Catapult založeným britskou vládou a zaměřuje se na vytváření udržitelných kompozitních materiálů. V rámci projektu Reddiscover Composites se kompozitní pletení snaží sledovat využití, rozklad, recyklaci a opětovné opětovné využití při výrobě kompozitů.