Vật liệu composite có thể giúp khử cacbon như thế nào?

Tính năng đỉnh carbon trung tính: Vật liệu composite có thể giúp khử cacbon như thế nào?

Trên toàn cầu, các nhà khoa học và các nhà môi trường đang phát triển các phương pháp khử cacbon hiệu quả, một trong số đó là sử dụng vật liệu composite.

Thuật ngữ "khử cacbon" đề cập đến quá trình giảm mức phát thải carbon bằng cách giảm phát thải khí nhà kính công nghiệp hoặc giảm đốt nhiên liệu hóa thạch. Nói một cách đơn giản, khử cacbon có liên quan đến việc giảm sản lượng carbon dioxide (CO2), đặc biệt là từ vận chuyển và sản xuất điện. Sự gia tăng nồng độ carbon dioxide trong không khí là một trong những yếu tố quan trọng góp phần vào biến đổi khí hậu.

Tại sao nồng độ CO2 tăng?

Carbon dioxide là một loại khí nhà kính hấp thụ nhiệt từ mặt trời và không giống như các loại khí khác như nitơ và oxy, nó giải phóng nhiệt dần dần theo thời gian. Nó có thể gây ra sự mất cân bằng tổng năng lượng và làm tăng nhiệt độ trái đất do lượng carbon dioxide cao trong không khí.

Carbon dioxide cũng dễ dàng hòa tan trong đại dương, nơi nó phản ứng với các phân tử nước để tạo ra axit cacbonic làm giảm độ pH của đại dương. Độ pH giảm có thể cản trở khả năng của sinh vật biển để chiết xuất canxi từ nước, rất quan trọng cho sự phát triển của vỏ và xương.

Nhiều ngành công nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào nhiên liệu hóa thạch như than, dầu và khí đốt - việc đốt nhiên liệu hóa thạch dẫn đến khí thải carbon dioxide làm trầm trọng thêm sự nóng lên toàn cầu. Các nhà nghiên cứu tin rằng tác động của biến đổi khí hậu có thể giảm bớt nếu ngành công nghiệp thay đổi nguồn năng lượng của mình, cụ thể là chuyển từ năng lượng tái tạo sang năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió.

Vật liệu composite và khử cacbon

Vật liệu tổng hợp là vật liệu bao gồm hai hoặc nhiều vật liệu tự nhiên hoặc tổng hợp với các tính chất hóa học và vật lý khác nhau. Thay vì mất hiệu suất của các thành phần riêng lẻ, vật liệu composite mới được phát triển có nhiều kết hợp hiệu suất có giá trị.

Trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, vật liệu composite đã được phát triển và sử dụng trong một thời gian dài. Những vật liệu composite này giúp phát triển các cấu trúc máy bay nhẹ hơn, bền hơn, góp phần khử cacbon. Hầu hết các quốc gia trên thế giới đang nỗ lực để đạt được lượng khí thải carbon bằng không, và các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất tin rằng việc sử dụng vật liệu composite là một cách hiệu quả để khử cacbon hiệu quả.

Nhắc lại quan điểm của họ, Diễn đàn Lãnh đạo Vật liệu composite (CLF) gần đây đã nhấn mạnh vai trò của vật liệu composite trong việc đạt được lượng khí thải carbon dioxide bằng không trong tương lai. Vật liệu composite được coi là tài sản chiến lược nhất và phải được khám phá để phát triển các sản phẩm có thể thúc đẩy cuộc cách mạng công nghiệp xanh. Năm 2016, CLF được thành lập để cung cấp sự lãnh đạo độc lập cho ngành. Gần đây, CLF đã tập trung vào việc phát triển các vật liệu composite mới có thể giúp chống lại biến đổi khí hậu.

Phát triển quá trình khử cacbon composite

Composite Braiding là một công ty được thành lập vào năm 2017 bởi Steve Barbour. Sau khi làm việc trong ngành công nghiệp ô tô, Barber đã có được nhiều kinh nghiệm và liên kết với một công ty sản xuất vật liệu composite, nhận ra tầm quan trọng và nhu cầu đối với một vật liệu composite nhẹ giúp khử cacbon.

Trọng tâm của dệt tổng hợp là phát triển các sản phẩm có lượng khí thải carbon thấp. Công ty đã thiết lập một cơ sở sản xuất tự động cao kết hợp các vật liệu như thủy tinh, carbon, aramid và sợi bazan với nhựa nhiệt dẻo. Nhựa nhiệt dẻo tiên tiến mới được phát triển mạnh hơn thép và giảm 60% trọng lượng.

Ngoài ra, ma trận nhiệt dẻo được sử dụng trong quá trình sản xuất có thể tái chế. Vật liệu composite nhiệt dẻo mới được phát triển có thể dễ dàng tái sử dụng nhiệt và áp suất mà không cần bất kỳ hóa chất độc hại nào. Do đó, vật liệu composite này có thể dễ dàng được tái sử dụng và tái chế.

Một ưu điểm khác của vật liệu composite nhiệt dẻo mới được phát triển là chúng vượt trội hơn về tính chất cơ học, kinh tế và bền vững so với vật liệu composite truyền thống. Một thống kê thú vị từ công ty cho thấy họ sản xuất tới 100.000 bộ phận mỗi năm với chi phí tương tự như sản xuất truyền thống. Một tính năng quan trọng khác là quy trình sản xuất của công ty giảm chất thải lên tới 95% so với quy trình sản xuất vật liệu composite truyền thống. Lý do ít chất thải là tái sử dụng các vật liệu còn lại.

Điều quan trọng là khi vật liệu composite này được áp dụng cho các phương tiện, tức là phát triển khung nhẹ và bền, khung ghế, v.v., chúng có thể giảm đáng kể lượng khí thải carbon và sử dụng ít năng lượng hơn. Ngoài ra, khi nó được sử dụng cho cơ sở hạ tầng (như chiếu sáng và cột thông tin liên lạc, cầu, v.v.), quá trình lắp đặt đòi hỏi ít năng lượng hơn và cung cấp dịch vụ lâu dài.

Kế hoạch phát triển tương lai

Hiện tại, Composite Braiding đang hợp tác với Dự án Máy phóng Sản xuất Giá trị Cao do Chính phủ Anh thành lập để tập trung vào việc tạo ra vật liệu composite bền vững. Là một phần của dự án Rediscover Composites, Composite Braiding được thiết kế để theo dõi việc tái chế, phân hủy, tái chế và tái sử dụng trong sản xuất vật liệu composite.