Miten komposiittimateriaalit auttavat saavuttamaan hiilen vähentämisen?

Hiilenneutraali hiilihuippu ominaisuus: Miten komposiitit auttavat hiilen poistoa?

Maailmanlaajuisesti tutkijat ja ympäristönsuojelijat kehittävät tapoja tehokkaasti hiilen poistoon, joista yksi on komposiittimateriaalien käyttö.

Termi "hiilen vähentäminen" viittaa prosessiin, jossa hiilidioksidipäästöjä vähennetään vähentämällä teollisuuden kasvihuonekaasupäästöjä tai vähentämällä fossiilisten polttoaineiden polttamista. Yksinkertaisesti sanottuna hiilen vähentäminen liittyy hiilidioksidin (CO2) tuotannon vähenemiseen erityisesti kuljetuksesta ja sähköntuotannosta. Hiilidioksidipitoisuuden kasvu ilmassa on yksi tärkeimmistä ilmastonmuutokseen johtavista tekijöistä.

Miksi hiilidioksiditaso nousee?

Hiilidioksidi on kasvihuonekaasu, joka imee lämpöä auringosta, ja toisin kuin muut kaasut, kuten typpi ja happi, se vapauttaa lämpöä vähitellen ajan mittaan. Koska ilmassa on suuria määriä hiilidioksidia, se aiheuttaa kokonaisenergian epätasapainon ja maapallon lämpötilan nousun.

Hiilidioksidi liukenee helposti mereen, jossa se reagoi vesimolekyylien kanssa ja tuottaa hiilihappoa, joka alentaa meren pH:ta. pH:n lasku häiritsee meren eliöiden kykyä uuttaa vedestä kalsiumia, mikä on välttämätöntä kuorien ja luiden kehittymiselle.

Monet teollisuudenalat käyttävät energiassa voimakkaasti fossiilisia polttoaineita, kuten hiiltä, öljyä ja maakaasua. Fossiilisten polttoaineiden polttaminen johtaa hiilidioksidipäästöihin, mikä edistää ilmaston lämpenemistä. Tutkijat uskovat, että ilmastonmuutoksen vaikutuksia voidaan vähentää, jos teollisuus muuttaa energialähteitään eli uusiutumattomista energialähteistä uusiutuviin energialähteisiin, kuten aurinko-, tuuli- jne.

Komposiitit ja hiilen poisto

Komposiittimateriaali on materiaali, joka koostuu kahdesta tai useammasta luonnollisesta tai synteettisestä materiaalista, joilla on erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet. Uudet komposiitit eivät menetä yksittäisten komponenttien ominaisuuksia, vaan niillä on useita arvokkaita ominaisuuksia.

Ilmailu- ja avaruusteollisuudessa komposiittimateriaaleja on kehitetty ja käytetty pitkään. Nämä komposiittimateriaalit auttavat kehittämään kevyempiä ja kestävämpiä ilma-alusten rakenteita, jotka auttavat hiilen vähentämisessä. Suurin osa maailmasta työskentelee kohti nollapäästöjä, ja tutkijat ja valmistajat uskovat, että komposiittimateriaalien käyttö on tehokas tapa vähentää hiiltä tehokkaasti.

Komposiittien johtamisfoorumi (Composites Leadership Forum, CLF) korosti hiljattain komposiittien roolia tulevaisuuden hiilidioksidipäästöttömän nettotason saavuttamisessa. Komposiitteja pidetään strategisena voimavarana, ja niitä on tutkittava kehittääkseen tuotteita, jotka edistävät vihreää teollista vallankumousta. Vuonna 2016 CLF perustettiin tarjoamaan toimialalle riippumatonta johtajuutta. Viime aikoina CLF on keskittynyt kehittämään uusia komposiittimateriaaleja, jotka auttavat torjumaan ilmastonmuutosta.

Komposiittimateriaalien hiilen poistoprosessin kehittäminen

Composite Braiding on Steve Barbourin vuonna 2017 perustama yritys. Työskenneltyään autoteollisuudessa Barber sai laajan kokemuksen ja yhteyden komposiittien valmistusyritykseen ymmärtäen kevyemmän komposiittimateriaalin merkityksen ja tarpeen, joka voisi auttaa hiilestä eroon.

Komposiittipunotuksen tavoitteena on kehittää tuotteita, joilla on vähähiilinen jalanjälki. Yhtiö on rakentanut erittäin automatisoidun tuotantolaitoksen, jossa yhdistetään lasi-, hiili-, aramidi- ja basalttikuidut termomuoviin. Uudet kehittyneet termomuovit ovat terästä vahvempia ja lujempia ja vähentävät painoa jopa 60%.

Lisäksi valmistusprosessissa käytetty termoplastinen matriisi on itse kierrätettävissä. Uusi termoplastinen komposiitti pystyy helposti käyttämään lämpöä ja painetta uudelleen eikä vaadi haitallisia kemikaaleja. Siksi tämä komposiittimateriaali voidaan helposti käyttää uudelleen ja kierrättää.

Toinen uusi termoplastisten komposiittien etu on, että ne ovat mekaanisesti ylivoimaisia, taloudellisia ja kestävämpiä kuin perinteiset komposiitit. Mielenkiintoinen tilasto osoittaa, että yritys tuottaa jopa 100 000 osaa vuodessa perinteisen valmistuksen kustannuksella. Toinen tärkeä piirre on, että yrityksen valmistusprosessi vähentää jätettä jopa 95 prosenttia perinteisiin komposiittivalmistusprosesseihin verrattuna. Vähäisen jätteen syynä on ylijäämämateriaalien uudelleenkäyttö.

Tärkeää on, että kun tällaisia komposiittimateriaaleja käytetään ajoneuvoihin eli kevyiden ja kestävien runkojen, istuinrunkojen jne. kehittämiseen, ne voivat merkittävästi vähentää hiilidioksidipäästöjä ja kuluttaa vähemmän energiaa. Lisäksi kun sitä käytetään infrastruktuurissa (kuten valaistus- ja viestintämastot, sillat jne.), asennusprosessi vaatii vähemmän energiaa ja tarjoaa pitkäaikaista palvelua.

Tuleva kehityssuunnitelma

Tällä hetkellä Composite Braiding työskentelee Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen perustaman High Value Manufacturing Catapult -projektin kanssa ja keskittyy kestävien komposiittimateriaalien luomiseen. Osana Rediscover Composites -hanketta Composite Braiding pyrkii seuraamaan talteenottoa, hajoamista, kierrätystä ja uudelleenkäyttöä komposiittien valmistuksessa.