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重量輕，強(qiáng)度高，性能可以調(diào)整，有什么理由不喜歡碳纖維呢？我們來(lái)看看碳纖維不為人知的一面。

碳纖維因其強(qiáng)度大、重量輕、抗應(yīng)力和耐腐蝕而被廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，但它的耐久性意味著，一旦不再需要它，這種材料可以保持很長(zhǎng)一段時(shí)間而不分解，那么你的自行車有多環(huán)保呢？外媒采訪了行業(yè)專家，探討了碳纖維自行車和零部件在使用壽命結(jié)束時(shí)的命運(yùn)，以及你的下一輛自行車由回收碳纖維制成的可能性。

盡管自行車比大多數(shù)其他交通方式更環(huán)保，但自行車行業(yè)與其他全球行業(yè)一樣面臨著同樣的環(huán)境挑戰(zhàn)，尤其是在制造過(guò)程方面，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注自行車的可持續(xù)性和環(huán)保實(shí)踐。

碳纖維強(qiáng)度大，重量輕，可以很容易地塑造成不同的形狀，使其成為自行車制造中廣受歡迎的材料。它已經(jīng)從專業(yè)人士的獨(dú)家選擇轉(zhuǎn)變?yōu)楦�容易獲得，有時(shí)更實(shí)惠的選擇，吸引了許多騎行愛(ài)好者。

然而，碳纖維使用量的增加導(dǎo)致了大量廢棄物的產(chǎn)生，而且當(dāng)你處理車架時(shí)，它不會(huì)分解。因此，努力解決和減少這種浪費(fèi)對(duì)于保持自行車行業(yè)的可持續(xù)性至關(guān)重要。

碳纖維對(duì)環(huán)境的影響

2023 Trek可持續(xù)發(fā)展報(bào)告中車架材料的碳足跡

除了在自行車行業(yè)的廣泛應(yīng)用外，碳纖維還被用于其他各種行業(yè)，包括航空航天、汽車、能源和海洋。根據(jù)自行車運(yùn)動(dòng)的世界管理機(jī)構(gòu)國(guó)際自行車聯(lián)盟(UCI)的數(shù)據(jù)，2021年，體育產(chǎn)業(yè)是全球第三大碳纖維用戶，大多數(shù)使用這種材料的運(yùn)動(dòng)器材的平均使用壽命為三年，90%的器材在使用壽命結(jié)束時(shí)被填埋。

悉尼大學(xué)的研究人員表示，到本世紀(jì)末，碳纖維和玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)計(jì)將成為全球重要的廢棄物來(lái)源，到2050年，這類廢棄物的總量預(yù)計(jì)將達(dá)到每年84.03萬(wàn)噸。

這引起了人們的關(guān)注，考慮碳纖維自行車生產(chǎn)完成后會(huì)發(fā)生什么，成為解決可持續(xù)性問(wèn)題的一個(gè)關(guān)鍵方面。從歷史上看，回收材料一直是復(fù)雜的，但采取行動(dòng)的必要性增加了，積極的變化和創(chuàng)新的進(jìn)步正在發(fā)生。

雖然碳纖維的生命周期很長(zhǎng)，但它的生產(chǎn)需要大量的能源，這使得它比鋁和鋼等材料更耗能。例如，捷安特表示，“（高端碳纖維自行車）的制造過(guò)程產(chǎn)生的碳排放量很高，50 kg CO2e/kg（二氧化碳當(dāng)量/公斤）或更多�！�

CO2e是一種根據(jù)各種溫室氣體的全球變暖潛能（GWP）來(lái)比較其排放量的測(cè)量方法。這個(gè)數(shù)字將其他氣體的數(shù)量轉(zhuǎn)化為具有相同全球變暖潛能的等量二氧化碳。

去年，Trek發(fā)布了一份可持續(xù)發(fā)展報(bào)告，概述了每輛自行車的碳排放成本，顯示他們最受歡迎的型號(hào)Marlin的碳排放成本為116 kg CO2e/kg，他們希望到2032年將其降低30%，降至81 kg CO2e/kg。

正如前面提到的，碳纖維在生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)境成本較高，回收利用也面臨挑戰(zhàn)。鋁和鋼都是高度可回收的，具有完善的、有利可圖的系統(tǒng)，有助于減少對(duì)環(huán)境的影響。

然而，人們對(duì)生物纖維和亞麻纖維等替代材料的興趣越來(lái)越大，這些材料的強(qiáng)度和剛度與碳纖維相當(dāng)，但碳足跡更少。

生物纖維是一種純天然的復(fù)合材料，因被用于高端技術(shù)而備受關(guān)注，比如邁凱輪車隊(duì)在F1中使用的材料。同樣，亞麻植物纖維也被應(yīng)用于Hummingbird的折疊自行車等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，據(jù)稱亞麻纖維車型的重量和強(qiáng)度與碳纖維版相當(dāng)。

回收碳纖維的過(guò)程

碳纖維廢料主要有兩種：一種是生產(chǎn)中不需要的原始碳纖維邊角料，另一種是使用壽命結(jié)束的車架和部件的碳纖維復(fù)合材料。

為了實(shí)現(xiàn)更循環(huán)的經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先考慮回收?qǐng)?bào)廢碳纖維車架和部件，這一重點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)榕c生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料相比，這樣產(chǎn)生的廢料量更大。然而，行業(yè)專家強(qiáng)調(diào)了這個(gè)問(wèn)題，他說(shuō)：“這些產(chǎn)品在全球銷售，將它們送回生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行回收也很節(jié)能，所以我們將與當(dāng)?shù)毓�司合作進(jìn)行回收處理�！�

早在2011年，Trek就宣布了自行車行業(yè)的第一個(gè)碳纖維回收計(jì)劃，此后幾家公司也宣布了自己的回收計(jì)劃，但每年都有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的碳纖維自行車最終被填埋。

大多數(shù)高性能碳纖維自行車都是用熱固性碳纖維復(fù)合材料制成的，據(jù)捷安特公司稱，這種材料只能通過(guò)熱解或化學(xué)方法回收。

熱解是指將碳纖維復(fù)合材料置于無(wú)氧的高溫下。在這樣的溫度下，復(fù)合材料的樹(shù)脂基體分解，留下碳纖維。然后，這些碳纖維可以在各種應(yīng)用中回收和再利用，從而減少了對(duì)原始碳纖維生產(chǎn)的需求，并最大限度地減少了浪費(fèi)。

某品牌目前的回收流程

然而，這些過(guò)程是能源密集型的，通常會(huì)導(dǎo)致性能顯著降低，因此更多公司還在積極探索替代的低能耗回收方法，如微波熱解和化學(xué)溶劑分解。

Hunt公司還解釋了他們用來(lái)幫助生產(chǎn)可行的可回收和回收碳纖維產(chǎn)品的兩種選擇。一種選擇涉及熱塑性碳纖維，它允許樹(shù)脂熔化，盡管與熱固性產(chǎn)品相比重量略有增加，但在沖擊測(cè)試中達(dá)到了相似的強(qiáng)度。

另一種選擇是從熱固性樹(shù)脂中回收纖維，正如捷安特提到的那樣。

Hunt公司解釋說(shuō):“熱固性樹(shù)脂在生產(chǎn)高強(qiáng)度重量比產(chǎn)品（如碳纖維車架和輪圈）方面要成熟得多�！�

回收碳纖維的優(yōu)點(diǎn)

回收碳纖維的兩個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是減少對(duì)環(huán)境的影響和節(jié)約資源，因?yàn)槲覀冋�在努力�?shí)現(xiàn)更可持續(xù)和循環(huán)的碳纖維使用方法。

回收碳纖維減少了對(duì)原始碳纖維生產(chǎn)的需求，這是能源密集型的，產(chǎn)生了大量的溫室氣體排放，也減少了對(duì)原材料提取的需求。

Trek寫(xiě)道：“產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的大部分影響來(lái)自于生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品所需原材料的最初提取和加工。”因此，通過(guò)回收碳纖維并將其重新用于新產(chǎn)品，我們可以顯著減少這種最初的影響。

另一個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)是減少?gòu)U棄物，碳纖維的回收利用最大限度地減少了運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)的碳纖維廢棄物的數(shù)量。

如今，各大品牌每年都會(huì)發(fā)布企業(yè)社會(huì)責(zé)任報(bào)告（CSR），詳細(xì)介紹他們?cè)诳沙掷m(xù)發(fā)展方面所做的努力。隨著環(huán)境法規(guī)和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的日益重視，回收碳纖維已成為許多公司努力為更環(huán)保的未來(lái)做出貢獻(xiàn)的焦點(diǎn)。

回收碳纖維的挑戰(zhàn)

回收碳纖維和將回收碳纖維制成零部件提出了幾個(gè)挑戰(zhàn)。一種是在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中使用碳纖維復(fù)合材料，其中碳纖維與聚合物基體結(jié)合。從碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRC）中回收碳纖維是困難的。

另一個(gè)重大挑戰(zhàn)是保持原始碳纖維的原始性能，因?yàn)榛厥者^(guò)程會(huì)降低強(qiáng)度和剛度，從而導(dǎo)致性能下降。

“目前，大多數(shù)碳纖維產(chǎn)品都是通過(guò)熱解過(guò)程回收，制成纖維極短的注射顆粒。它既能耗高，又會(huì)導(dǎo)致性能大幅下降�！�

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，在其他地方利用廢棄的碳纖維可能性的探索就必不可少。

Hunt公司解釋說(shuō):“我們一直在尋找利用中等長(zhǎng)度纖維的機(jī)會(huì)，這些纖維是航空航天等大型原始用途行業(yè)的副產(chǎn)品，因?yàn)檫@些中等長(zhǎng)度纖維適用于一些自行車/零部件�！�

盡管存在這些挑戰(zhàn)，為報(bào)廢復(fù)合材料尋找有效和高效的回收方法對(duì)于可持續(xù)廢棄物管理至關(guān)重要，“我們看不到自行車的報(bào)廢，所以我們無(wú)法控制車主對(duì)車架的處理。”

這凸顯了當(dāng)前自行車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展方法和其他行業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵差距。

回收碳纖維和原始碳纖維一樣好嗎?

回收碳纖維的主要挑戰(zhàn)之一是保持原始碳纖維的原始性能。根據(jù)發(fā)表在PubMed上的一篇關(guān)于碳纖維回收的評(píng)論，由于纖維長(zhǎng)度大大減少，回收的碳纖維通常表現(xiàn)出質(zhì)量下降。

正如Hunt公司在碳纖維輪組方面的經(jīng)驗(yàn)所證明的那樣，與標(biāo)準(zhǔn)碳纖維輪組相比，使用熱塑性碳纖維通常意味著重量的增加，以達(dá)到同等的強(qiáng)度水平。重量損失可能不是很大，但這并不是需要考慮的唯一因素。

捷安特強(qiáng)調(diào)了復(fù)合材料質(zhì)量的重要性，以達(dá)到與原始碳纖維復(fù)合材料相當(dāng)?shù)男阅�，并解釋說(shuō)他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了自己的工藝，以結(jié)構(gòu)化的方式處理回收纖維。

捷安特解釋說(shuō)：“我們的方法旨在制造結(jié)構(gòu)部件，有效地處理雜亂的回收碳纖維，并實(shí)現(xiàn)與原始碳纖維制成的復(fù)合材料相當(dāng)?shù)男阅��！?/p>

雖然與原始碳纖維相比，回收碳纖維在機(jī)械性能上可能存在差異，但Hunt公司和捷安特表示，回收和復(fù)合材料制造的戰(zhàn)略方法可以幫助最小化這些差異，并確�；厥仗祭w維產(chǎn)品的最佳性能。

碳纖維在未來(lái)可以無(wú)限回收嗎?

在過(guò)去，碳纖維的回收是一個(gè)挑戰(zhàn)，市場(chǎng)還沒(méi)有準(zhǔn)備好使用回收的碳纖維。然而，在過(guò)去十年中已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，我們可以預(yù)期下一個(gè)十年也會(huì)取得進(jìn)一步的進(jìn)展。

“（我們打算）多次回收碳纖維復(fù)合材料部件。最終，最低等級(jí)的碳纖維形式（長(zhǎng)度小于1毫米）可以無(wú)限回收，而不會(huì)在某些應(yīng)用中顯著降低性能�！�

“按照我們看到這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的速度，我們認(rèn)為我們很有可能看到碳纖維實(shí)現(xiàn)無(wú)限回收�！�

你的下一輛自行車會(huì)是回收碳纖維做的嗎?

建立更強(qiáng)有力的回收流程可能被證明是減輕碳纖維對(duì)環(huán)境影響的最有效戰(zhàn)略之一，同時(shí)滿足日益增長(zhǎng)的需求，而碳纖維的回收含量和可持續(xù)性正在迅速變化。

這并不是一個(gè)新奇的想法，去年年底，總部位于新西蘭的Vélos Advancements公司宣布他們正在接受Holocene公路自行車的預(yù)訂。Holocene車架100%由回收碳纖維預(yù)浸料制成，而不是一小部分。

品牌越來(lái)越重視可持續(xù)性，Hunt公司和捷安特等行業(yè)專家對(duì)克服碳纖維回收過(guò)程中的挑戰(zhàn)持樂(lè)觀態(tài)度，并為碳纖維的無(wú)限回收提供了希望。

捷安特?fù)碛凶约旱墓�廠，并解釋說(shuō)，“在生產(chǎn)過(guò)程中，每年都會(huì)產(chǎn)生大量的測(cè)試車架（高達(dá)25噸）。我們正在與合作伙伴合作回收它們，目標(biāo)是在2030年之前實(shí)現(xiàn)100%的高效再利用�！�

回收和復(fù)合材料制造的戰(zhàn)略方法有望最大限度地減少性能差異，并確保回收碳纖維產(chǎn)品的可行性。

隨著行業(yè)參與者的承諾和持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步，你的下一輛自行車由回收碳纖維制成的可能性越來(lái)越大，這反映了自行車和其他行業(yè)更廣泛的可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)。

責(zé)任編輯：Ting