Hur hjälper kompositmaterial till att uppnå dekarbonisering?

Carbon Neutral Carbon Peak Feature: Hur hjälper kompositer till att dekarbonisera?

Globalt utvecklar forskare och miljöaktivister sätt att effektivt minska koldioxidutsläppen, varav ett är användningen av kompositmaterial.

Termen "dekarbonisering" avser processen att minska koldioxidutsläppen genom att minska utsläppen av växthusgaser från industrin eller minska förbränningen av fossila bränslen. Enkelt uttryckt är dekarbonisering förknippat med en minskning av produktionen av koldioxid (CO2), särskilt från transport och kraftproduktion. Ökningen av koldioxidhalten i luften är en av de viktiga faktorer som leder till klimatförändringar.

Varför ökar koldioxidnivån?

CO2 är en växthusgas som absorberar värme från solen, och till skillnad från andra gaser som kväve och syre släpper den värme gradvis över tid. Eftersom koldioxid förekommer i stora mängder i luften orsakar det obalans i total energi och en ökning av jordens temperatur.

CO2 löses också lätt upp i havet, där det reagerar med vattenmolekyler för att producera kolsyra som sänker havets pH. Minskningen av pH stör marina organismers förmåga att extrahera kalcium ur vattnet, vilket är avgörande för utvecklingen av skal och ben.

Många industrier är starkt beroende av fossila bränslen som kol, olja och naturgas för energi, och förbränningen av fossila bränslen leder till utsläpp av koldioxid, vilket bidrar till den globala uppvärmningen. Forskarna anser att effekterna av klimatförändringarna kan minskas om industrin ändrar sina energikällor, dvs från icke-förnybara till förnybara energikällor som sol, vind m.m.

Kompositer och dekarburisering

Ett kompositmaterial är ett material som består av två eller flera naturliga eller syntetiska material med olika kemiska och fysikaliska egenskaper. De nyutvecklade kompositerna förlorar inte egenskaperna hos de enskilda komponenterna, utan har flera värdefulla kombinationer av egenskaper.

Inom flygindustrin har kompositmaterial utvecklats och använts under lång tid. Dessa kompositmaterial hjälper till att utveckla lättare, mer hållbara flygplansstrukturer, som hjälper till att dekarbonisera. Största delen av världen arbetar mot nettonollutsläpp av koldioxid, och forskare och tillverkare tror att användningen av kompositmaterial är ett effektivt sätt att minska koldioxidutsläppen effektivt.

Composites Leadership Forum (CLF) framhöll nyligen kompositernas roll för att uppnå en framtida nettonoll CO2. Kompositer anses vara den mest strategiska tillgången och måste utforskas för att utveckla produkter som främjar den gröna industriella revolutionen. Under 2016 bildades CLF för att ge självständigt ledarskap till branschen. På senare tid har CLF fokuserat på att utveckla nya kompositmaterial som ska bidra till att bekämpa klimatförändringarna.

Utveckling av dekarburiseringsprocess för kompositmaterial

Composite Braiding är ett företag som grundades 2017 av Steve Barbour. Efter att ha arbetat inom bilindustrin fick Barber lång erfarenhet och kontakt med ett komposittillverkningsföretag och insåg vikten och behovet av ett lättare kompositmaterial som kunde hjälpa till att dekarbonisera.

Företaget har byggt en högautomatiserad produktionsanläggning som kombinerar material som glas, kol, aramid och basalt fibrer med termoplaster. Nyutvecklade avancerade termoplaster är starkare och starkare än stål och minskar vikten med upp till 60%.

Dessutom är den termoplastiska matris som används i tillverkningsprocessen själv återvinningsbar. Den nyutvecklade termoplastkompositen kan enkelt återanvända värme och tryck och kräver inga skadliga kemikalier. Därför kan detta kompositmaterial enkelt återanvändas och återvinnas.

En annan fördel med de nyutvecklade termoplastkompositerna är att de är mekaniskt överlägsna, ekonomiska och mer hållbara än konventionella kompositer. En intressant statistik från företaget visar att de producerar upp till 100 000 delar per år till en kostnad som liknar traditionell tillverkning och att företagets tillverkningsprocess minskar avfallet med upp till 95 procent jämfört med traditionella komposittillverkningsprocesser. Orsaken till det låga avfallet beror på återanvändning av överblivna material.

Viktigt är att när sådana kompositmaterial används på fordon, nämligen för att utveckla lätta och hållbara ramar, sätesramar osv., kan de avsevärt minska koldioxidutsläppen och förbruka mindre energi. Dessutom, när de används i infrastruktur (såsom belysning och kommunikationsmaster, broar, etc.) kräver installationsprocessen mindre energi och ger långsiktig service.

Framtida utvecklingsplan

För närvarande arbetar Composite Braiding med projektet High Value Manufacturing Catapult som inrättats av den brittiska regeringen och fokuserar på att skapa hållbara kompositmaterial. Som en del av projektet Rediscover Composites syftar Composite Braiding till att spåra återvinning, nedbrytning, återvinning och återanvändning i komposittillverkning.