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绿色经济下,碳纤维复合材料应如何发展?
2023年9期 发行日期:2023-05-09
作者:■ 中国化工信息中心 牛倩倩

  2008年,联合国环境规划署(UNEP)提出绿色新政倡议,呼吁各国政府重视绿色投资在经济恢复中的重要作用;2012年,(里约)联合国可持续发展大会提出消除贫困和可持续发展背景下的绿色经济是实现可持续发展的重要手段。自此,绿色经济开始在全球范围内受到广泛关注、研究和发展。

  一是绿色经济的政策制定和推广逐渐加强,如联合国可持续发展议程,欧盟的绿色新政,中国的“绿水青山就是金山银山”和“双碳”战略目标等;二是绿色技术和产品不断涌现,绿色经济的发展需要依赖技术的支撑,新能源汽车、智能电网、太阳能、风能等新技术不断涌现;三是绿色投资、绿色金融成为热点;四是绿色经济实践和示范逐渐扩大等。

碳纤维复合材料在绿色经济中的机遇与挑战

  相比于传统材料,碳纤维复合材料具有更低的密度和更高的强度,是国家战略性先进材料,在航空航天、轨道交通、能源、建筑、生活等领域具有广阔的应用空间。随着碳纤维复合材料制造技术的不断发展和在新兴领域的广泛应用,如轻量化、节能减排、循环利用等技术,实现降低能耗、减少环境污染,对绿色经济的发展具有重要意义。以下通过综合情报的扫描、SWOT及案例分析,探索碳纤维复合材料在绿色经济中的机遇及挑战(见表1)。

  采用地平线扫描技术(Horizon Scanning),系统性地搜集、分析、评估各种信息来源和数据,探测未来可能出现的新技术、新产品、新市场、新政策、新趋势等,以便决策者和企业能够及时做出相应的战略调整和决策。

案例:索尔维One Planet战略

  索尔维One Planet可持续发展战略:2030年,基于可再生或可回收材料的收入增加一倍以上;2050年,实现碳中和。

  目前,全球每年大约生产和销售价值约150亿美元、八百多万吨丙烯腈,主要来源于石油供应链。而从植物基原料大规模生产丙烯腈具有很好的可持续性,可以最大程度地减少水和能源的使用、减少废弃物的产生,丙烯腈的碳足迹可降低约70%。

  通过综合情报梳理发现,从2011年至今,索尔维一直致力于生物基碳纤维的技术发展及合作。特别是2022年与Trillium Renewable Chemicals建立科学合作伙伴关系,开发生物基 ACN 的供应链。今年2月,Trillium Renewable Chemicals生物基碳纤维突破试验阶段进一步市场化(见图1)。

  Trillium Renewable Chemicals开发的生物基碳纤维如果能顺利通过符合标准的生命周期分析(LCA),即其已经清除了生物基碳纤维商业化的技术、市场和资金方面的障碍,可能很快就会在全球建造多个全面的生产工厂,并与索尔维签署承购协议。

碳纤维复合材料发展的三大展望

  在绿色发展的背景下,碳纤维复合材料可能面临技术升级、产品价格下降、原材料价格上涨、下游需求低于预期等关键风险,需要继续发挥其独特优势并不断发展和创新:

  从源头上看:碳纤维复合材料的生产需要大量的能源和原材料,因此绿色发展的关键在于开发新的生产技术和替代原材料。例如,利用生物质制造碳纤维,采用可再生能源进行生产,将有机废弃物转化为原材料等。

  从过程上看:碳纤维复合材料的生产过程会产生大量的废水、废气和废固体,对环境造成负面影响。因此,绿色发展的重点在于开发新的生产工艺和减少废弃物的产生。例如,采用循环经济模式,将废弃的碳纤维进行回收利用,开发高效的废气处理设备等。

  从应用上看:碳纤维复合材料的应用也需要考虑环保因素。采用碳纤维复合材料制造的产品需要具备可持续性和环保性,例如采用可再生能源驱动的电动车、采用可降解材料制造的运动器材等。


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