Je uhlíkové vlákno lepšie pre životné prostredie ako oceľ?

 

Človeče, chcem lietajúce auto. Aké skvelé by to bolo, však? A skutočnosť, že dnes jeNávrat do budúcnostiDay len zdôrazňuje skutočnosť, že teraz, v roku 2015, smeby malmať lietajúce autá. Ak to dokáže doktor s technológiou z roku 2015, prečo by sme to nedokázali my? Sčasti je to preto, že stále pracujeme na technológii vznášania, sčasti preto, že prichádzame na to, ako čo najlepšie zložiť kolesá pod auto, a sčasti preto, že autá sú veľmi ťažký. Chcem tým povedať, že keď sa nad tým zamyslíte, sedíte uprostred 3000 až 5000 libier ocele a akcelerátora. Dostať to zo zeme bez obrovských krídel a pristávacej dráhy nie je malý trik. DeLoreans vážil o niečo menej, asi 2 700 libier, ale stále je to viac ako tona kovu na zdvihnutie zo zeme. Našťastie veda. Automobilky si uvedomujú, že autá sú ťažké a ich váha znamená vyššiu spotrebu paliva. Vzhľadom na to, že normy pre palivovú úspornosť sa každým dňom sprísňujú, je v ich najlepšom záujme zhodiť trochu tej hmotnosti navyše. Preto sa pozerajú na uhlíkové vlákna.

Čo je uhlíkové vlákno?

Uhlíkové vlákno je... no... vlákna uhlíka. Snažte sa tu držať krok, podpredseda. Presnejšie povedané, sú to vlákna zložené z uhlíkových atómov, ktoré môžu byť spojené do materiálu alebo kombinované so živicou, aby vytvorili niečo trochu tuhšie. Ten sa nazýva polymér vystužený uhlíkovými vláknami (CFRP), ale možno ho označiť aj ako uhlíkové vlákno, pretože... je nejasný. Uhlíkové vlákno je ľahké, má vysokú pevnosť v ťahu, toleranciu vysokej teploty, vysokú chemickú odolnosť, vysokú tuhosť a nízku tepelnú rozťažnosť. Inými slovami, je príliš kvalifikované byť softbalovou pálkou vášho strýka. Vyrába sa z neho všetko od interiérov áut cez diaľkovo ovládané helikoptéry až po pretekárske bicykle. A už sa široko používa v automobilovom aj leteckom priemysle, takže lietajúce autá by mali byť ďalším logickým krokom, nie? Tu v RecycleNation sa veľa sťažujeme na uhlík, ale aj keď si uvedomujeme, že to nie je bez jeho využitia (ako základ života alebo čokoľvek iné). A vytváranie ľahkých, superpevných materiálov je jedným z nich. Tiež robím malé bublinky v mojich bublinkových nápojoch. Napriek tomu, že uhlíkové vlákno má tendenciu byť úžasné, má vplyv na životné prostredie, ktorý nemožno len tak ignorovať.

Aký je vplyv uhlíkových vlákien na životné prostredie?

No... ťažko povedať. Niet pochýb o tom, že výroba uhlíkových vlákien stojí tonu energie. V skutočnosti je to asi 14-krát energeticky náročnejšie ako pri výrobe ocele a proces tvorby chrlí značné množstvo skleníkových plynov. Na druhej strane uhlíkové vlákna nekorodujú, nedegradujú, nehrdzavejú ani neunavujú. To znamená, že má oveľa dlhší životný cyklus, takže sa potenciálne musí vyrobiť iba raz, pričom oceľový diel by sa musel vymeniť viackrát. Vďaka tomu vyzerá jeho vplyv na celý životný cyklus oveľa lepšie. A čo je rovnako dôležité, uhlíkové vlákna sa v súčasnosti primárne využívajú v automobilovom a leteckom priemysle, kde hmotnosť určuje množstvo použitého paliva. Menej paliva znamená menej emisií a keďže časť z uhlíkových vlákien váži asi 20 percent toho, čo váži oceľová, znamená to ešte lepšie skóre pre uhlíkové vlákno. Oceľ má tú výhodu, že je nekonečne recyklovateľná. Z tony ocele sa dajú vyrobiť tisíce kilometrov drôtu, podvozok auta dosť vidlíc, aby Blue Raja plakala od radosti. A keď s ním budete hotoví, môžete ho roztaviť a vyrobiť z neho ... misky alebo čokoľvek iné. Neviem, na čo sa dnes oceľ používa. gitary? Uhlíkové vlákno sa na druhej strane takmer nikdy nerecykluje a na skládke prežije dlhý čas (pozri degradáciu vyššie). A z 50000 metrických ton uhlíkových vlákien, ktoré sa vyrobili minulý rok, asi 10{6}} z nich išlo do odpadu bez toho, aby sa z nich stal produkt. Skončil ako šrot z výrobného procesu.

Dá sa uhlíkové vlákno recyklovať?

Abso-frickin'-lutely. Teraz. Ale nebolo to tak vždy. Rekultivácia a recyklácia uhlíkových vlákien je pomerne nový proces. A hoci to nie je také drahé ako vytváranie nových CFRP, nie je to lacné. Zvyčajne sa to deje v procese nazývanom pyrolýza, ktorý sa doslova prekladá ako rozklad ohňom. Sladké. Uhlíkové vlákno sa zahrieva na smiešne vysoké teploty v prostredí bez kyslíka, takže sa v skutočnosti nevznieti. Všetky nadbytočné veci sa roztopia a ostanú vám pôvodné uhlíkové vlákna, ktoré sa dajú znova použiť na čokoľvek, na čo boli použité pôvodné vlákna. Uhlíkové vlákno sa dá recyklovať aj frézovaním alebo drvením, čo je rovnako efektívne, no zostane vám kratšie vlákno. Kratšie vlákna sú slabšie ako dlhšie, takže výsledok nie je taký užitočný ako vlákna po pyrolýze, ale stále sa dajú použiť na veci, ako sú puzdrá na elektroniku, ktoré nepotrebujú hodnotenie zrážky. Recyklácia uhlíkových vlákien vyžaduje viac energie ako oceľ, no z dlhodobého hľadiska to vyzerá, že je to lepšie pre životné prostredie. Takže, čo hovorím, je, že ak chcem nahradiť všetku oceľ v mojom DeLoreane uhlíkovými vláknami, radšej sa uistím, že bola recyklovaná pyrolýzou. Inak to nebude fungovať tak dobre, keď to nabehnem do niekoľkých veží s hodinami.