هل ألياف الكربون أفضل للبيئة من الفولاذ؟

 

يا أخي أريد سيارة طائرة. كم سيكون ذلك رائعًا، أليس كذلك؟ والحقيقة أن اليومالعودة إلى المستقبلاليوم يسلط الضوء فقط على حقيقة أننا الآن، في عام 2015يجبلديهم سيارات طائرة. إذا كان بإمكان Doc فعل ذلك باستخدام تقنية 2015، فلماذا لا نستطيع نحن ذلك؟ جزء من السبب هو أننا لا نزال نعمل على تقنية التحليق، وجزء منه لأننا نكتشف كيفية طي العجلات أسفل السيارة بأروع طريقة ممكنة، وجزء منه لأن السيارات ثقيل. أعني، عندما تفكر في الأمر، فأنت تجلس بين 3000 إلى 5000 رطل من الفولاذ والمسرع. إن الإقلاع عن الأرض بدون أجنحة ضخمة ومدرج ليس بالخدعة البسيطة. كان وزن DeLoreans أقل بقليل من ذلك بحوالي 2700 رطل، لكن هذا لا يزال أكثر من طن من المعدن لرفعه عن الأرض. لحسن الحظ، العلم. يدرك صانعو السيارات أن السيارات ثقيلة، وأن ثقلها يعني زيادة استهلاك الوقود. مع زيادة صرامة معايير كفاءة استهلاك الوقود كل ثانية، فمن مصلحتهم التخلص من بعض هذا الوزن الزائد. ولهذا السبب، فإنهم يتطلعون إلى ألياف الكربون.

ما هي ألياف الكربون؟

ألياف الكربون هي... حسنًا... ألياف الكربون. حاول أن تستمر هنا، أيها العنوان الفرعي. وبشكل أكثر تحديدًا، فهي ألياف مكونة من ذرات الكربون التي يمكن نسجها معًا لتكوين مادة، أو دمجها مع الراتنج لتشكيل شيء أكثر صلابة قليلاً. يُطلق على هذا الأخير اسم البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP) ولكن يمكن الإشارة إليه أيضًا باسم ألياف الكربون لأنه ... غامض. ألياف الكربون خفيفة الوزن، ولها قوة شد عالية، وتتحمل درجات الحرارة العالية، ومقاومة كيميائية عالية، وصلابة عالية وتمدد حراري منخفض. بمعنى آخر، إنه مؤهل أكثر بكثير من أن تكون مضرب الكرة اللينة لعمك ذو النغمة البطيئة. يتم استخدامه في صنع كل شيء بدءًا من التصميم الداخلي للسيارات وحتى طائرات الهليكوبتر التي يتم التحكم فيها عن بعد وحتى دراجات السباق. وهي تستخدم بالفعل على نطاق واسع في كل من صناعة السيارات وصناعات الطيران، لذا يجب أن تكون السيارات الطائرة هي الخطوة المنطقية التالية، أليس كذلك؟ نحن نشكو كثيرًا من الكربون هنا في RecycleNation، لكننا ندرك أيضًا أن الأمر لا يخلو من استخداماته (مثل كونه أساس الحياة، أو أي شيء آخر). ويعد إنشاء مواد خفيفة الوزن وفائقة القوة أحد هذه العناصر. وأيضًا صنع الفقاعات الصغيرة في مشروباتي الغازية. على الرغم من ميلها إلى كونها رائعة، إلا أن ألياف الكربون لها تأثير بيئي لا يمكن تجاهله.

ما هو التأثير البيئي لألياف الكربون؟

حسنًا... من الصعب القول. ليس هناك شك في أن ألياف الكربون تكلف طنًا من الطاقة لإنتاجها. في الواقع، إنها تستهلك طاقة تعادل 14 مرة طاقة إنتاج الفولاذ، وتطلق عملية التصنيع كمية كبيرة من الغازات الدفيئة. ومن ناحية أخرى، فإن ألياف الكربون لا تتآكل أو تتحلل أو تصدأ أو تتعب. وهذا يعني أن لها دورة حياة أطول بكثير، لذلك من المحتمل أن يتم إنتاجها مرة واحدة فقط حيث يجب استبدال الجزء الفولاذي عدة مرات. وهذا يجعل تأثير دورة حياتها الكاملة يبدو أفضل كثيرًا. وبنفس القدر من الأهمية، فإن الاستخدامات الأساسية لألياف الكربون الآن هي في السيارات والفضاء، حيث يحدد الوزن كمية الوقود المستخدم. الوقود الأقل يعني انبعاثات أقل، وبما أن جزء من ألياف الكربون يزن حوالي 20 بالمائة من وزن الجزء الفولاذي، فهذا يعني نتيجة أفضل لألياف الكربون. يتمتع الفولاذ بميزة كونه قابلاً لإعادة التدوير بشكل لا نهائي. يمكن تحويل طن من الفولاذ إلى آلاف الأميال من الأسلاك، كما يمكن تحويل هيكل السيارة إلى شوك كافية لجعل الراجا الأزرق يبكي من الفرح. وعندما تنتهي من ذلك، يمكنك إذابته مرة أخرى وصنع أوعية أو أي شيء آخر. لا أعرف ما هو الفولاذ المستخدم في هذه الأيام. القيثارات؟ من ناحية أخرى، لا يتم إعادة تدوير ألياف الكربون أبدًا تقريبًا، وهي تبقى لفترة طويلة في مكب النفايات (انظر التدهور أعلاه). ومن بين 50,000 طنًا متريًا من ألياف الكربون التي تم إنتاجها في العام الماضي، ذهب حوالي 10,000 منها إلى مجرى النفايات دون تحويلها إلى منتج على الإطلاق. وانتهى الأمر كخردة من عملية التصنيع.

هل يمكن إعادة تدوير ألياف الكربون؟

سخيف للغاية. الآن. ولكن هذا لم يكن الحال دائما. تعد عملية استخلاص ألياف الكربون وإعادة تدويرها عملية جديدة إلى حد ما. وعلى الرغم من أن الأمر ليس مكلفًا تمامًا مثل إنشاء ألياف الكربون الجديدة، إلا أنه ليس رخيصًا. ويحدث ذلك عادةً في عملية تسمى الانحلال الحراري، والتي تُترجم حرفيًا إلى الانهيار بالنار. حلو. يتم تسخين ألياف الكربون إلى درجات حرارة عالية جدًا في بيئة خالية من الأكسجين، لذلك لا تشتعل فيها النيران فعليًا. تذوب جميع الأشياء الإضافية، ويتبقى لديك ألياف الكربون الأصلية التي يمكن إعادة استخدامها في أي شيء تم استخدام الألياف الأصلية فيه. يمكن أيضًا إعادة تدوير ألياف الكربون عن طريق الطحن أو التقطيع، وهو أمر فعال بنفس القدر، ولكنه يترك لك أليافًا أقصر. تكون الألياف الأقصر أضعف من الألياف الأطول، وبالتالي فإن النتيجة ليست مفيدة تمامًا مثل الألياف القابلة للتحلل الحراري، ولكن لا يزال من الممكن استخدامها لأشياء مثل علب الأجهزة الإلكترونية، والتي لا تحتاج إلى تصنيف تصادم. إعادة تدوير ألياف الكربون تستهلك طاقة أكثر من الفولاذ، ولكن على المدى الطويل، يبدو أنها أفضل للبيئة. لذا، ما أقوله هو، إذا كنت سأستبدل كل الفولاذ الموجود في سيارتي ديلوريان بألياف الكربون، فمن الأفضل أن أتأكد من إعادة تدويرها عن طريق الانحلال الحراري. وإلا فلن يكون الأمر جيدًا بعد أن أصطدم ببعض أبراج الساعة.