Kuidas komposiitmaterjalid aitavad saavutada CO2-heite vähendamist?

Süsiniku neutraalne süsiniku tipp omadus: Kuidas komposiidid aitavad süsinikdioksiidi dekarboniseerida?

Ülemaailmselt töötavad teadlased ja keskkonnakaitsjad välja viise CO2-heite tõhusaks vähendamiseks, millest üks on komposiitmaterjalide kasutamine.

Mõiste "CO2-heite vähendamine" viitab süsinikdioksiidiheite taseme vähendamisele tööstuse kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamise või fossiilkütuste põletamise vähendamise teel. Lihtsalt öeldes on CO2-heite vähendamine seotud süsinikdioksiidi (CO2) tootmise vähenemisega, eriti transpordi ja elektritootmise kaudu. Süsinikdioksiidi kontsentratsiooni suurenemine õhus on üks olulisi kliimamuutusi põhjustavaid tegureid.

Miks CO2 tase suureneb?

CO2 on kasvuhoonegaas, mis neelab päikese soojust ning erinevalt teistest gaasidest, nagu lämmastik ja hapnik, vabastab see aja jooksul soojust järk-järgult. Kuna CO2 esineb õhus suures koguses, põhjustab see koguenergia tasakaalustamatust ja Maa temperatuuri tõusu.

Süsinikdioksiid lahustub kergesti ookeanis, kus see reageerib veemolekulidega ja toodab süsinikhapet, mis alandab ookeani pH-d. pH langus häirib mereorganismide võimet ekstraheerida veest kaltsiumi, mis on oluline kestade ja luude arenguks.

Paljud tööstusharud sõltuvad suures osas fossiilkütustest, nagu söe, nafta ja maagaas, ning fossiilkütuste põletamine toob kaasa CO2 heite, mis aitab kaasa globaalsele soojenemisele. Teadlased usuvad, et kliimamuutuste mõju on võimalik vähendada, kui tööstus muudab oma energiaallikaid, st taastuvatest energiaallikatest taastuvatele energiaallikatele, nagu päikeseenergia, tuuleenergia jne.

Komposiidid ja CO2-heite vähendamine

Komposiitmaterjal on materjal, mis koosneb kahest või enamast looduslikust või sünteetilisest materjalist, millel on erinevad keemilised ja füüsikalised omadused. Hiljuti välja töötatud komposiidid ei kaota üksikute komponentide omadusi, vaid neil on mitu väärtuslikku omaduste kombinatsiooni.

Lennundus- ja kosmosetööstuses on komposiitmaterjale välja töötatud ja kasutatud pikka aega. Need komposiitmaterjalid aitavad arendada kergemaid ja vastupidavamaid õhusõidukite konstruktsioone, mis aitavad CO2-heite vähendamisel. Enamik maailmast töötab süsinikdioksiidi netoheite nimel ning teadlased ja tootjad usuvad, et komposiitmaterjalide kasutamine on tõhus viis CO2-heite tõhusaks vähendamiseks.

Komposiitide juhtimise foorum rõhutas hiljuti nende seisukohtade kajastamisel komposiitide rolli tulevase CO2 netonulli saavutamisel. Komposiite peetakse kõige strateegilisemaks varaks ja neid tuleb uurida toodete väljatöötamiseks, mis edendavad rohelist tööstusrevolutsiooni. 2016. aastal loodi CLF, et pakkuda tööstusele sõltumatut juhtpositsiooni. Hiljuti on CLF keskendunud uute komposiitmaterjalide väljatöötamisele, mis aitavad võidelda kliimamuutustega.

Komposiitmaterjalide CO2-heite vähendamise protsessi arendamine

Composite Braiding on ettevõte, mille asutas 2017. aastal Steve Barbour. Pärast autotööstuses töötamist omandas Barber ulatusliku kogemuse ja kontakti komposiitide tootmisettevõttega, mõistes kergema komposiitmaterjali tähtsust ja vajadust, mis võiks aidata CO2-heite vähendamisel.

Ettevõte on ehitanud ülimalt automatiseeritud tootmisrajatise, mis ühendab sellised materjalid nagu klaas-, süsinik-, aramiid- ja basaltkiud termoplastidega. Hiljuti välja töötatud täiustatud termoplastid on terasest tugevamad ja tugevamad ning vähendavad kaalu kuni 60%.

Lisaks on tootmisprotsessis kasutatav termoplastmaatriks ise ringlussevõetav. Hiljuti välja töötatud termoplastkomposiit saab kergesti soojust ja rõhku taaskasutada ning ei vaja kahjulikke kemikaale. Seetõttu saab seda komposiitmaterjali hõlpsasti taaskasutada ja ringlussevõtta.

Hiljuti välja töötatud termoplastiliste komposiitide veel üks eelis on see, et need on mehaaniliselt paremad, ökonoomsemad ja säästvamad kui tavalised komposiidid. Ettevõtte huvitav statistika näitab, et nad toodavad kuni 100 000 osa aastas hinnaga sarnaselt traditsioonilisele tootmisele. Teine oluline omadus on see, et ettevõtte tootmisprotsess vähendab jäätmeid kuni 95% võrreldes traditsiooniliste komposiittootmisprotsessidega. Jäätmete vähenemise põhjuseks on jääkmaterjalide taaskasutamine.

Oluline on, et kui selliseid komposiitmaterjale kasutatakse sõidukitele, nimelt kergete ja vastupidavate raamide, istmeraamide jms arendamiseks, võivad need märkimisväärselt vähendada süsinikdioksiidiheitmeid ja kasutada vähem energiat. Lisaks sellele, kui seda kasutatakse infrastruktuuris (näiteks valgustus- ja sidemastid, sillad jne), nõuab paigaldusprotsess vähem energiat ja pakub pikaajalist teenindust.

Tulevane arengukava

Praegu töötab komposiitpunumine Ühendkuningriigi valitsuse loodud kõrge väärtusega tootmise katapulti projektiga ja keskendub säästvate komposiitmaterjalide loomisele. Komposiitide taasavastamise projekti osana on komposiitide punumise eesmärk jälgida taaskasutamist, lagunemist, ringlussevõttu ja taaskasutamist komposiitide tootmisel.