Unia Europejska szuka problemów, których nie ma. Teraz chce zakazać włókna węglowego
Włókno węglowe jest na cenzurowanym. Unia Europejska chce zakazać stosowania tego lekkiego i bardzo wytrzymałego materiału. Dlaczego?
Unia Europejska rozważa zakaz, który zablokowałby włókno węglowe w przemyśle motoryzacyjnym. Nowy projekt rewizji dyrektywy ELV (End-of-Life Vehicles) klasyfikuje ten materiał jako szkodliwy. To pierwszy taki przypadek na świecie. Decyzja może wejść w życie najwcześniej w 2029 roku.
Włókno węglowe jest lżejsze od aluminium i mocniejsze od stali. W dobie walki z nadwagą staje się idealnym sojusznikiem
Producenci samochodów, zwłaszcza elektrycznych, chętnie je wykorzystują. Materiał pozwala zmniejszyć masę pojazdu i zwiększyć zasięg. Jednak jego utylizacja budzi kontrowersje. Podczas rozkładu włókna mogą się unosić, powodując podrażnienia skóry i błon śluzowych. Mogą też zakłócać pracę maszyn.
Zakaz może poważnie wpłynąć na rynek motoryzacyjny. W 2024 roku wartość globalnego rynku włókna węglowego wyniosła 5,48 miliarda dolarów. Szacuje się, że do 2035 roku wzrośnie do 17,08 miliarda. Samochody odpowiadają za 10–20% tego rynku. Wzrost popularności pojazdów elektrycznych może zwiększyć ten udział.
Najbardziej narażeni są japońscy producenci: Toray Industries, Teijin i Mitsubishi Chemical. Kontrolują oni 54% światowego rynku włókna węglowego. Dla Toray Industries motoryzacja to trzecia co do wielkości gałąź działalności. Połowa sprzedaży w tym segmencie przypada na Europę.
Niektóre firmy już reagują. BMW ogranicza użycie włókna węglowego na rzecz tańszych materiałów, takich jak stal i aluminium. Powodem są koszty i potrzeba utrzymania marż. Z kolei Nissan opracował nową metodę produkcji kompozytów CFRP, skracając czas formowania z 10 do 2 minut. To może obniżyć koszty i zwiększyć dostępność materiału.
Alternatywą dla włókna węglowego mogą być kompozyty z naturalnych włókien. Szwajcarski start-up Bcomp rozwija materiały wzmacniane lnem. Są one lżejsze i bardziej ekologiczne. Technologią zainteresowały się już firmy takie jak Volvo, BMW i Airbus.
Proces legislacyjny w UE trwa. Przemysł motoryzacyjny ma czas na dostosowanie się do nowych regulacji. Jednak producenci już teraz poszukują alternatyw dla włókna węglowego. Dalsze decyzje Unii będą miały znaczący wpływ na przyszłość tego materiału w motoryzacji.
"Karbon" to materiał kompozytowy, który cechuje się wyjątkową wytrzymałością mechaniczną przy bardzo niskiej masie
Składa się głównie z atomów węgla, które tworzą uporządkowaną strukturę krystaliczną. Dzięki temu włókno zyskuje dużą sztywność i odporność na rozciąganie. Proces jego wytwarzania jest złożony i wieloetapowy.
Najczęściej surowcem do produkcji włókna węglowego jest poliakrylonitryl (PAN), ale wykorzystuje się także smołę naftową lub celulozę. Pierwszym krokiem w produkcji jest stabilizacja termiczna. Polega ona na podgrzewaniu włókien do około 200–300°C w obecności tlenu. Dzięki temu włókna tracą łatwopalność i stają się bardziej odporne na dalsze przekształcenia.
Następnie włókna trafiają do pieców beztlenowych, gdzie zachodzi karbonizacja. W tej fazie temperatura sięga nawet 1 500°C. W wyniku tego procesu z włókien usuwane są wszystkie pierwiastki oprócz węgla. Na końcowym etapie, zwanym grafityzacją, temperatura może wzrosnąć do 3 000°C. Włókna uzyskują wtedy jeszcze większy stopień uporządkowania struktury krystalicznej, co przekłada się na ich wyjątkową trwałość.
Gotowe włókna są bardzo cienkie – ich średnica wynosi zwykle od 5 do 10 mikrometrów. Następnie są łączone w wiązki, zwane przędzami. Te z kolei mogą być zatapiane w żywicach epoksydowych i formowane w pożądane kształty. Taki materiał nazywa się kompozytem CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer), czyli polimerem wzmocnionym włóknem węglowym.
Dzięki swoim właściwościom włókno węglowe znajduje zastosowanie w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, sportowym i kosmicznym. Pomimo wysokich kosztów produkcji, jego popularność wciąż rośnie.
