Wie tragen Verbundwerkstoffe zur Dekarbonisierung bei?

Carbon Neutral Carbon Peak Feature: Wie helfen Composites bei der Dekarbonisierung?

Weltweit entwickeln Wissenschaftler und Umweltschützer Wege zur effektiven Dekarbonisierung, darunter die Verwendung von Verbundwerkstoffen.

Der Begriff "Dekarbonisierung" bezieht sich auf den Prozess der Verringerung der CO2-Emissionen durch Verringerung der Treibhausgasemissionen aus der Industrie oder Verringerung der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Einfach ausgedrückt ist die Dekarbonisierung mit einer Reduzierung der Produktion von Kohlendioxid (CO2) verbunden, insbesondere aus Transport und Stromerzeugung. Der Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Luft ist einer der wichtigen Faktoren, die zum Klimawandel führen.

Warum steigt der CO2-Gehalt?

CO2 ist ein Treibhausgas, das Wärme von der Sonne absorbiert und im Gegensatz zu anderen Gasen wie Stickstoff und Sauerstoff Wärme im Laufe der Zeit allmählich freisetzt. Da CO2 in großen Mengen in der Luft vorhanden ist, verursacht es ein Ungleichgewicht in der Gesamtenergie und eine Erhöhung der Erdtemperatur.

CO2 löst sich auch leicht im Ozean auf, wo es mit Wassermolekülen reagiert und Kohlensäure produziert, die den pH-Wert des Ozeans senkt. Der Abfall des pH-Werts beeinträchtigt die Fähigkeit der Meeresorganismen, Kalzium aus dem Wasser zu extrahieren, was für die Entwicklung von Schalen und Knochen unerlässlich ist.

Viele Industrien sind stark auf fossile Energieträger wie Kohle, Öl und Erdgas angewiesen. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe führt zur Emission von CO2, was zur globalen Erwärmung beiträgt. Die Forscher glauben, dass die Auswirkungen des Klimawandels reduziert werden können, wenn die Industrie ihre Energiequellen ändert, also von nicht erneuerbaren auf erneuerbare Energiequellen wie Solar, Wind usw.

Verbundstoffe und Entkohlung

Ein Verbundmaterial ist ein Material, das aus zwei oder mehr natürlichen oder synthetischen Materialien mit unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften besteht. Die neu entwickelten Verbundwerkstoffe verlieren nicht die Eigenschaften der einzelnen Komponenten, sondern weisen mehrere wertvolle Eigenschaftskombinationen auf.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden Verbundwerkstoffe seit langem entwickelt und eingesetzt. Diese Verbundwerkstoffe helfen, leichtere, langlebigere Flugzeugstrukturen zu entwickeln, die bei der Dekarbonisierung helfen. Der größte Teil der Welt arbeitet an Netto-Null-CO2-Emissionen, und Forscher und Hersteller glauben, dass die Verwendung von Verbundwerkstoffen eine effektive Möglichkeit ist, effektiv zu dekarbonisieren.

Das Composites Leadership Forum (CLF) hob kürzlich die Rolle von Verbundwerkstoffen bei der Erreichung eines zukünftigen Netto-Null-CO2 hervor. Verbundwerkstoffe gelten als das strategischste Gut und müssen erforscht werden, um Produkte zu entwickeln, die die grüne industrielle Revolution fördern. Im 2016 wurde CLF gegründet, um der Branche eine unabhängige Führung zu bieten. In jüngster Zeit hat sich CLF auf die Entwicklung neuer Verbundwerkstoffe konzentriert, die zur Bekämpfung des Klimawandels beitragen werden.

Entwicklung des Entkohlungsverfahrens für Verbundwerkstoffe

Composite Braiding ist ein Unternehmen, das im 2017 von Steve Barbour gegründet wurde. Nach seiner Tätigkeit in der Automobilindustrie sammelte Barber umfangreiche Erfahrungen und Kontakte zu einem Verbundwerkstoffhersteller und erkannte die Bedeutung und Notwendigkeit eines leichteren Verbundwerkstoffs, der helfen könnte, kohlenstoffhaltig zu werden.

Der Fokus von Composite Braiding liegt auf der Entwicklung von Produkten mit geringem CO2-Fußabdruck. Das Unternehmen hat eine hochautomatisierte Produktionsanlage errichtet, die Materialien wie Glas, Carbon, Aramid- und Basaltfasern mit Thermoplasten kombiniert. Neu entwickelte fortschrittliche Thermoplaste sind stärker und stärker als Stahl und reduzieren Gewicht um bis zu 60%.

Darüber hinaus ist die im Herstellungsprozess verwendete thermoplastische Matrix selbst recycelbar. Der neu entwickelte thermoplastische Verbund kann Wärme und Druck problemlos wiederverwenden und benötigt keine schädlichen Chemikalien. Daher kann dieses Verbundmaterial leicht wiederverwendet und recycelt werden.

Ein weiterer Vorteil der neu entwickelten thermoplastischen Verbundwerkstoffe ist, dass sie mechanisch überlegen, wirtschaftlich und nachhaltiger sind als herkömmliche Verbundwerkstoffe. Eine interessante Statistik des Unternehmens zeigt, dass sie bis zu 100.000 Teile pro Jahr zu einem Preis produzieren, der der traditionellen Fertigung ähnelt. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, dass der Herstellungsprozess des Unternehmens Abfall um bis zu 95 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Composite-Herstellungsverfahren reduziert. Der Grund für den geringen Abfall liegt in der Wiederverwendung von Reststoffen.

Wenn solche Verbundwerkstoffe auf Fahrzeuge aufgebracht werden, nämlich um leichte und langlebige Rahmen, Sitzrahmen usw. zu entwickeln, können sie die CO2-Emissionen erheblich reduzieren und weniger Energie verbrauchen. Darüber hinaus benötigt der Installationsprozess, wenn er in Infrastrukturen eingesetzt wird (z.B. Beleuchtungs- und Kommunikationsmasten, Brücken usw.), weniger Energie und bietet langfristigen Service.

Künftiger Entwicklungsplan

Derzeit arbeitet Composite Braiding mit dem von der britischen Regierung ins Leben gerufenen High Value Manufacturing Catapult Projekt zusammen und konzentriert sich auf die Herstellung nachhaltiger Verbundwerkstoffe. Im Rahmen des Projekts Reddiscover Composites verfolgt Composite Braiding die Rückgewinnung, Zersetzung, Recycling und Wiederverwendung in der Herstellung von Verbundwerkstoffen.