Hoe helpen composietmaterialen decarbonisatie te bereiken?

Koolstofneutraal Koolstofpiek Feature: Hoe helpen Composieten Decarboniseren?

Wereldwijd ontwikkelen wetenschappers en milieuactivisten manieren om effectief koolstofvrij te maken, waaronder het gebruik van composietmaterialen.

De term "decarbonisatie" verwijst naar het proces van het verlagen van koolstofemissieniveaus door het verminderen van broeikasgasemissies door de industrie of het verminderen van de verbranding van fossiele brandstoffen. Simpel gezegd gaat decarbonisatie gepaard met een vermindering van de productie van kooldioxide (CO2), vooral van transport en energieopwekking. De toename van de concentratie kooldioxide in de lucht is een van de belangrijke factoren die leiden tot klimaatverandering.

Waarom neemt het CO2-gehalte toe?

CO2 is een broeikasgas dat warmte van de zon absorbeert, en in tegenstelling tot andere gassen zoals stikstof en zuurstof, geeft het geleidelijk warmte af na verloop van tijd. Omdat CO2 in grote hoeveelheden in de lucht aanwezig is, veroorzaakt dit een onevenwichtigheid in totale energie en een stijging van de aardtemperatuur.

CO2 lost ook gemakkelijk op in de oceaan, waar het reageert met watermoleculen om koolzuur te produceren dat de pH van de oceaan verlaagt. De daling van de pH verstoort het vermogen van mariene organismen om calcium uit het water te halen, wat essentieel is voor de ontwikkeling van schelpen en botten.

Veel industrieën zijn sterk afhankelijk van fossiele brandstoffen zoals steenkool, olie en aardgas voor energie. De verbranding van fossiele brandstoffen leidt tot de uitstoot van CO2, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde. De onderzoekers geloven dat de impact van klimaatverandering kan worden verminderd als de industrie haar energiebronnen verandert, dat wil zeggen van niet-hernieuwbare naar hernieuwbare energiebronnen zoals zonne-energie, wind, enz.

Composieten en decarburisatie

Een composiet materiaal is een materiaal dat bestaat uit twee of meer natuurlijke of synthetische materialen met verschillende chemische en fysische eigenschappen. De nieuw ontwikkelde composieten verliezen niet de eigenschappen van de afzonderlijke componenten, maar hebben meerdere waardevolle combinaties van eigenschappen.

In de lucht- en ruimtevaartindustrie zijn composietmaterialen al lange tijd ontwikkeld en gebruikt. Deze composietmaterialen helpen lichtere, duurzamere vliegtuigstructuren te ontwikkelen, die helpen bij decarbonisatie. Het grootste deel van de wereld werkt aan netto-nul koolstofemissies, en onderzoekers en fabrikanten geloven dat het gebruik van composietmaterialen een effectieve manier is om effectief koolstofvrij te maken.

Het Composites Leadership Forum (CLF) benadrukte onlangs de rol van composieten bij het bereiken van een toekomstige netto-nul CO2. Composieten worden beschouwd als de meest strategische troef en moeten worden onderzocht om producten te ontwikkelen die de groene industriële revolutie versterken. In 2016 werd CLF opgericht om onafhankelijk leiderschap te bieden aan de industrie. Meer recent heeft CLF zich gericht op het ontwikkelen van nieuwe composietmaterialen die bijdragen aan de bestrijding van klimaatverandering.

Ontwikkeling van decarburisatieproces voor samengestelde materialen

Composite Braiding is een bedrijf opgericht in 2017 door Steve Barbour. Na in de automobielindustrie te hebben gewerkt, heeft Barber uitgebreide ervaring opgedaan en contact opgedaan met een composietproductiebedrijf, waarbij hij het belang en de behoefte realiseerde aan een lichter composietmateriaal dat kan helpen koolstofvrij te maken.

De focus van Composite Braiding ligt op het ontwikkelen van producten met een lage CO2-voetafdruk.Het bedrijf heeft een zeer geautomatiseerde productiefaciliteit gebouwd die materialen als glas, koolstof, aramide en basalt vezels combineert met thermoplastics. Nieuw ontwikkelde geavanceerde thermoplastics zijn sterker en sterker dan staal en verminderen gewicht tot 60%.

Bovendien is de thermoplastische matrix die wordt gebruikt in het productieproces zelf recyclebaar. Het nieuw ontwikkelde thermoplastische composiet kan gemakkelijk warmte en druk hergebruiken en heeft geen schadelijke chemicaliën nodig. Daarom kan dit composietmateriaal gemakkelijk worden hergebruikt en gerecycled.

Een ander voordeel van de nieuw ontwikkelde thermoplastische composieten is dat ze mechanisch superieur, economisch en duurzamer zijn dan conventionele composieten. Een interessante statistiek van het bedrijf laat zien dat ze tot 100.000 onderdelen per jaar produceren tegen een prijs vergelijkbaar met traditionele productie. Een andere belangrijke eigenschap is dat het productieproces van het bedrijf afval met maximaal 95 procent vermindert in vergelijking met traditionele composietproductieprocessen. De reden voor het lage afval is het hergebruik van restmateriaal.

Belangrijk is dat wanneer dergelijke composietmaterialen worden toegepast op voertuigen, namelijk om lichtgewicht en duurzame frames, zitframes, enz. te ontwikkelen, ze de CO2-uitstoot aanzienlijk kunnen verminderen en minder energie verbruiken. Bovendien, wanneer het wordt gebruikt in infrastructuur (zoals verlichting en communicatie masten, bruggen, enz.), het installatieproces minder energie vereist en biedt langdurige service.

Toekomstig ontwikkelingsplan

Momenteel werkt Composite Braiding samen met het High Value Manufacturing Catapult project opgericht door de Britse overheid en richt zich op het creëren van duurzame composietmaterialen. Als onderdeel van het Reddiscover Composites project streeft Composite Braiding ernaar terugwinning, ontbinding, recycling en hergebruik bij de productie van composieten te volgen.