Zaawansowane lekkie materiały dla nowoczesnego transportu
Transport odpowiada za jedną trzecią całkowitych emisji w Europie. Dekarbonizacja tego sektora ma zatem kluczowe znaczenie dla osiągnięcia długoterminowego celu(odnośnik otworzy się w nowym oknie) UE, jakim jest osiągnięcie neutralności pod względem emisji gazów cieplarnianych do 2050 r. Chociaż głównym czynnikiem napędzającym ten proces jest elektryfikacja pojazdów, również inne mają znaczenie. Na przykład zmniejszenie masy pojazdu może znacznie obniżyć zapotrzebowanie na energię, poprawić oszczędność paliwa i zwiększyć zasięg pojazdów elektrycznych.
Nowatorskie, wielofunkcyjne biokompozyty
Z tego względu w ramach finansowanego ze środków UE projektu FOREST(odnośnik otworzy się w nowym oknie) podjęto działania mające na celu opracowanie nowatorskich, wielofunkcyjnych biokompozytów. Założeniem było, że te nowatorskie biokompozyty, łączące matrycę polimerową pochodzenia biologicznego (czyli żywicę) z włóknem węglowym pochodzącym z recyklingu, będzie można wykorzystać do produkcji lekkich części samochodowych. Aby osiągnąć założone cele, w ramach projektu zgromadzono partnerów akademickich i przemysłowych posiadających szeroki zakres specjalistycznej wiedzy. „Wśród nich znaleźli się czołowi producenci surowców i substancji chemicznych”, mówi Fernando Ramos Saz, członek zespołu projektu FOREST z Centrum Technologii Tworzyw Sztucznych AIMPLAS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Hiszpanii. „Pierwszym etapem było opracowanie różnych żywic o wysokiej zawartości składników pochodzenia biologicznego”. W tym przypadku istotnym ograniczeniem było opracowanie tych nowatorskich żywic przy użyciu surowców i prekursorów pochodzących z terytorium UE. Stworzenie w ten sposób europejskiej bazy produkcyjnej pomoże zmniejszyć nasze nadmierne uzależnienie od importu, zbudować bezpieczny łańcuch dostaw oraz zmniejszyć ogólny ślad węglowy.
Wykorzystanie włókien pochodzących z recyklingu do wzmacniania
W ramach projektu opracowano trzy nowe żywice pochodzenia biologicznego. Kolejnym etapem było wykorzystanie ich do budowy prototypowych części niezbędnych w sektorze transportowym. Najpierw jednak każdą z nich należało połączyć z włóknem węglowym pochodzącym z recyklingu w celu zapewnienia wzmocnienia. „Naszym celem było wykorzystanie tych materiałów kompozytowych do wykonania trzech prototypów — pilotażowej deski rozdzielczej kokpitu, obudów akumulatorów do pojazdów elektrycznych oraz dachu autobusu”, wyjaśnia Ramos Saz. Do wykonania tych prototypów wykorzystano procesy produkcyjne typu „out-of-autoclave” (OoA). Technologie OoA to innowacyjne metody produkcji wysokowydajnych elementów z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami, które są bardziej opłacalne i energooszczędne niż konwencjonalne przetwarzanie w autoklawie. Może to obejmować utwardzanie próżniowe, formowanie tłoczne lub pultruzję zamiast kosztownych, pracujących pod ciśnieniem zbiorników przemysłowych. W ten sposób w ramach projektu dążono do zapewnienia ekonomicznej opłacalności produkcji tych elementów. Po wyprodukowaniu prototypowe elementy zostały poddane rygorystycznym testom pod kątem m.in. wytrzymałości mechanicznej i właściwości ognioodpornych. „Oczywiście bardzo ważna jest odporność ogniowa”, dodaje Ramos Saz. „Zastosowano biopochodne dodatki ogniochronne, aby zapewnić zgodność części z najbardziej wymagającymi normami. Było to trudne, ponieważ wymagania certyfikacyjne nieustannie się zmieniają”.
Produkcja prekursorów pochodzenia biologicznego w Europie
Te trzy projekty pilotażowe wykazały, że produkcja nowych żywic — oraz ich zastosowanie w lekkich elementach z biokompozytów przeznaczonych dla sektora transportowego — jest wykonalna. Jak zauważa Ramos Saz: „Prace te otworzyły nowe obszary zainteresowań. Obejmują one stworzenie rentownej bazy produkcyjnej i rynku dla prekursorów pochodzenia biologicznego tutaj, w Europie. Będzie to głównym tematem przyszłego wniosku projektowego”. Ewentualny przyszły projekt ma skupiać się na dalszym rozwoju prototypów opracowanych w ramach projektu FOREST, takich jak obudowy akumulatorów. Do projektu dołączą nowi partnerzy. Zespół projektu jest również zainteresowany identyfikacją potencjalnych nowych rynków dla tych innowacyjnych, lekkich biomateriałów. Możliwości obejmują przemysł kolejowy, a także inne potencjalne zastosowania w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki. „Naszym celem jest dalsze przekazywanie naszej wiedzy całemu sektorowi mobilności”, mówi Ramos Saz.
