“碳中和”背景下正在崛起的生物基碳纖維產業

纖維被有幾種

科學家們正在開發生物基碳纖維以取代或者說部分取代石油基產品。位於德國

Denkendorf

的紡織與纖維研究所的

Erik Frank

博士說“碳纖維是一種神奇的材料，因為它與金屬相比非常堅固，但又輕。”但是目前碳纖維的生產依賴於石油，碳足跡非常糟糕。

碳纖維被廣泛用於製造飛機、汽車以及腳踏車、網球拍和風力渦輪機等高效能產品。它非常輕量化，這意味著它可以顯著提高效能和減少能源需求。

碳纖維是由幾乎純碳晶體構成的不可思議的細線，直徑5-10微米，它的機械強度是鋼的5倍，硬度是鋼的兩倍。碳纖維最早便是由纖維素和人造絲等植物性材料製成，直到後來在石油製品的低成本和高效能取代。

Frank

博士介紹，為了製造這種纖維，石油首先被加工成劇毒的聚丙烯腈（PAN）。它被拉成細線，然後在沒有氧氣的烤箱裡加熱。但生產過程需要大量的能源，併產生大量的排放物和毒素。與過去人們只關心成本不同，現在可持續發展更為重要，並且石油也變得不那麼便宜，

Frank

所做的是探索將木質素（一種在大多數植物中發現的物質，也是造紙工業的副產品）轉化為碳纖維的方法。“要做到這一點，我們用化學方法對其進行提純，使其成形，”他繼續說道，“然後我們可以把它紡成纖維，我們嘗試直接在水中進行，而不是使用有毒的溶劑。你得到的纖維可以直接變成碳纖維。”但是，他補充說，“與聚丙烯腈基纖維相比，生物基碳纖維的效能

處於中低端，

我應該說生物基碳纖維不會取代聚丙烯腈基碳纖維。這將是一個與之並駕齊驅的第二個市場。”

“在飛機制造中，它已經被用作標準，”

Frank

說它可以幫助減輕重量，從而改變電動汽車的狀況。汽車工業希望轉向碳纖維，但目前碳纖維成本太高，可持續性不夠。汽車行業受到價格的極大推動，並越來越希望做得更可持續。而且，用碳纖維加固混凝土已經發生，只是還沒有大規模採用。這樣做的好處是，你可以使混凝土變薄，同時又能承受過載，這樣你就可以設計出完全不同的形狀。其目的是擺脫目前使用的大量混凝土。”

碳中和是一次革命。企業並非自願進行，但如果不去做，將會面臨越來越高的環保成本。比如，就連空客這樣的航空公司也在尋找可持續的碳纖維。

Frank

說，石油基碳纖維全年全球產能僅15萬噸，高昂的成本包括生產過程複雜且能源密集，而且它很難回收和處理，儘管現在正在開發再利用它的方法。“很多人都在這一領域進行創新，但它們會隨著每一個週期變得更糟，在某個時候，它們將不得不被處理掉。燒錄不是一種選擇，因為它很難燃燒。”與此同時，對可持續的高效能材料的需求意味著，隨著全球研發的加速，生物基碳纖維可能很快變得更實惠。“我們正致力於利用這些工廠的原材料，並將它們直接轉化為碳纖維，總結思路也很簡單，我們透過植物從空氣中獲取碳，而不是從石油或煤炭等化石來源向大氣中新增碳。”

編譯 YUXI