คาร์บอนไฟเบอร์ดีกว่าสำหรับสิ่งแวดล้อมมากกว่าเหล็กหรือไม่?

 

เพื่อนฉันต้องการรถบินได้ มันจะเจ๋งขนาดไหนล่ะ? และความจริงที่ว่าวันนี้ก็คือกลับไปสู่อนาคตวันเพียงแต่เน้นย้ำความจริงที่ว่าตอนนี้ในปี 2558 เราควรมีรถบินได้ ถ้า Doc สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีปี 2015 ทำไมเราจะทำไม่ได้? สาเหตุส่วนหนึ่งเป็นเพราะเรายังคงทำงานเกี่ยวกับเทคโนโลยีการโฮเวอร์ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเรากำลังหาวิธีพับล้อขึ้นใต้ท้องรถด้วยวิธีที่เจ๋งที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และส่วนหนึ่งเป็นเพราะรถยนต์มีความ หนัก. ฉันหมายถึง เมื่อคุณลองคิดดู คุณกำลังนั่งอยู่ตรงกลางของเหล็กหนัก 3,000 ถึง 5,000 ปอนด์และเร่งความเร็ว การจะบินออกจากพื้นโดยไม่มีปีกขนาดมหึมาและรันเวย์ก็ไม่ใช่เรื่องเล็กๆ น้อยๆ เดลอเรียนหนักน้อยกว่านั้นเล็กน้อยที่ประมาณ 2,700 ปอนด์ แต่ก็ยังมีโลหะหนักกว่าตันที่ต้องยกขึ้นจากพื้น โชคดีนะวิทยาศาสตร์ ผู้ผลิตรถยนต์ตระหนักดีว่ารถยนต์มีน้ำหนักมาก และความหนักหมายถึงการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงที่สูงขึ้น เมื่อมาตรฐานประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงมีความเข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ การลดภาระที่เพิ่มออกไปบางส่วนจึงเป็นประโยชน์สูงสุด ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงมองหาคาร์บอนไฟเบอร์

คาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร?

คาร์บอนไฟเบอร์ก็คือ… ก็… เส้นใยของคาร์บอน พยายามอยู่ตรงนี้นะ หัวย่อย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันเป็นเส้นใยที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนที่สามารถถักทอเข้าด้วยกันเป็นวัสดุ หรือรวมกับเรซินเพื่อสร้างสิ่งที่แข็งขึ้นเล็กน้อย อย่างหลังเรียกว่าโพลีเมอร์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) แต่ยังเรียกอีกอย่างว่าคาร์บอนไฟเบอร์ได้เพราะ... คลุมเครือ คาร์บอนไฟเบอร์มีน้ำหนักเบา มีความต้านทานแรงดึงสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อสารเคมีสูง มีความแข็งสูง และการขยายตัวทางความร้อนต่ำ กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันมีคุณสมบัติมากเกินไปที่จะเป็นไม้ซอฟต์บอลระดับช้าของลุงคุณ ใช้ในการผลิตทุกอย่างตั้งแต่การตกแต่งภายในรถยนต์ไปจนถึงเฮลิคอปเตอร์ควบคุมระยะไกลไปจนถึงจักรยานแข่ง และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์และการบินและอวกาศ ดังนั้นรถยนต์ที่บินได้จึงควรเป็นก้าวถัดไปที่สมเหตุสมผลใช่ไหม เราบ่นมากมายเกี่ยวกับคาร์บอนที่ RecycleNation แต่แม้เราจะตระหนักได้ว่าคาร์บอนนั้นไม่ได้ไร้ประโยชน์ (เช่น การเป็นพื้นฐานของชีวิต หรืออะไรก็ตาม) และการสร้างวัสดุน้ำหนักเบาและแข็งแรงเป็นพิเศษก็เป็นหนึ่งในนั้น แถมยังทำฟองเล็กๆ ในเครื่องดื่มน้ำอัดลมของฉันด้วย แม้ว่าคาร์บอนไฟเบอร์จะมีแนวโน้มที่จะยอดเยี่ยม แต่คาร์บอนไฟเบอร์ก็มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่ไม่สามารถมองข้ามได้

คาร์บอนไฟเบอร์มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไร?

ก็…มันยากที่จะพูด ไม่ต้องสงสัยเลยว่าคาร์บอนไฟเบอร์ต้องใช้พลังงานในการผลิตเป็นจำนวนมาก ในความเป็นจริง มันใช้พลังงานมากประมาณ 14 เท่าของการผลิตเหล็ก และกระบวนการสร้างจะพ่นก๊าซเรือนกระจกออกมาจำนวนมาก ในทางกลับกัน คาร์บอนไฟเบอร์ไม่กัดกร่อน เสื่อมสภาพ สนิม หรือความล้า นั่นหมายความว่ามันมีวงจรชีวิตที่ยาวนานกว่ามาก ดังนั้นจึงอาจต้องผลิตเพียงครั้งเดียวเท่านั้น โดยจะต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เป็นเหล็กหลายครั้ง นั่นทำให้ผลกระทบตลอดวงจรชีวิตดูดีขึ้นมาก และที่สำคัญไม่แพ้กัน การใช้งานหลักของคาร์บอนไฟเบอร์ในขณะนี้คือในยานยนต์และอวกาศ ซึ่งน้ำหนักจะเป็นตัวกำหนดปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ เชื้อเพลิงที่น้อยลงหมายถึงการปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยลง และเนื่องจากชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์มีน้ำหนักประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักของเหล็ก นั่นหมายถึงคะแนนคาร์บอนไฟเบอร์ที่ดียิ่งขึ้นไปอีก เหล็กมีข้อได้เปรียบในการรีไซเคิลได้ไม่จำกัด เหล็กจำนวนหนึ่งตันสามารถทำเป็นเส้นลวดได้ยาวหลายพันไมล์ ซึ่งเป็นโครงรถที่เพียงพอสำหรับส้อมที่จะทำให้ราชาสีน้ำเงินร้องไห้ด้วยความดีใจ และเมื่อคุณทำเสร็จแล้ว คุณสามารถละลายมันกลับลงไปแล้วทำเป็น... ชามหรืออะไรก็ได้ ไม่รู้ว่าสมัยนี้ใช้เหล็กอะไร กีตาร์? ในทางกลับกัน คาร์บอนไฟเบอร์แทบไม่เคยมีการรีไซเคิลเลย และเส้นใยคาร์บอนสามารถคงอยู่ได้เป็นเวลานานในการฝังกลบ (ดูการย่อยสลายด้านบน) และจากคาร์บอนไฟเบอร์ 50,{4}} ตันที่ผลิตเมื่อปีที่แล้ว ประมาณ 10,{6}} ตันถูกปล่อยลงสู่แหล่งขยะโดยไม่เคยทำให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์เลย กลายเป็นเศษจากกระบวนการผลิต

คาร์บอนไฟเบอร์สามารถรีไซเคิลได้หรือไม่?

Abso-frickin'-lutely. ตอนนี้. แต่นั่นไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป การบุกเบิกและการรีไซเคิลคาร์บอนไฟเบอร์เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างใหม่ และถึงแม้จะไม่ได้แพงเท่ากับการสร้าง CFRP ใหม่ แต่มันก็ไม่ถูกเลย โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นในกระบวนการที่เรียกว่าไพโรไลซิส ซึ่งแปลว่าสลายตัวด้วยไฟ หวาน. คาร์บอนไฟเบอร์ถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ร้อนจนน่าขันในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจน ดังนั้นจึงไม่ติดไฟจริงๆ ส่วนเกินทั้งหมดจะละลายออกไป และคุณก็จะเหลือเพียงเส้นใยคาร์บอนบริสุทธิ์ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้สำหรับทุกสิ่งที่เส้นใยดั้งเดิมเคยใช้ คาร์บอนไฟเบอร์สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยการโม่หรือทำลาย ซึ่งมีประสิทธิภาพพอๆ กัน แต่จะทำให้เส้นใยสั้นลง เส้นใยที่สั้นกว่าจะอ่อนกว่าเส้นใยที่ยาว ดังนั้นผลลัพธ์ที่ได้จึงไม่มีประโยชน์เท่าเส้นใยที่ผสมด้วยไพโรไลซิส แต่ก็ยังสามารถนำมาใช้กับสิ่งต่างๆ เช่น กล่องอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีระดับความผิดพลาด การรีไซเคิลคาร์บอนไฟเบอร์ใช้พลังงานมากกว่าเหล็ก แต่ในระยะยาว ดูเหมือนว่าจะดีต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น สิ่งที่ฉันกำลังพูดคือ ถ้าฉันจะเปลี่ยนเหล็กทั้งหมดใน DeLorean ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ ฉันควรจะแน่ใจว่ามันรีไซเคิลโดยไพโรไลซิสดีกว่า ไม่อย่างนั้นมันจะไม่เป็นผลดีหลังจากที่ฉันชนหอนาฬิกาสองสามแห่ง