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

碳纖維因其強度大、重量輕、抗應力和耐腐蝕而被廣泛應用于許多行業(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一段時間而不分解，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束時的命運，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)，尤其是在制造過程方面，人們越來越關注自行車的可持續(xù)性和環(huán)保實踐。

碳纖維強度大，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)人士的獨家選擇轉變?yōu)楦�容易獲得，有時更實惠的選擇，吸引了許多騎行愛好者。

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

碳纖維對環(huán)境的影響

2023 Trek可持續(xù)發(fā)展報告中車架材料的碳足跡

除了在自行車行業(yè)的廣泛應用外，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)自行車運動的世界管理機構國際自行車聯(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)使用這種材料的運動器材的平均使用壽命為三年，90%的器材在使用壽命結束時被填埋。

悉尼大學的研究人員表示，到本世紀末，碳纖維和玻璃纖維復合材料預計將成為全球重要的廢棄物來源，到2050年，這類廢棄物的總量預計將達到每年84.03萬噸。

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

雖然碳纖維的生命周期很長，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）的制造過程產(chǎn)生的碳排放量很高，50 kg CO2e/kg（二氧化碳當量/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）來比較其排放量的測量方法。這個數(shù)字將其他氣體的數(shù)量轉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)，有助于減少對環(huán)境的影響。

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

生物纖維是一種純天然的復合材料，因被用于高端技術而備受關注，比如邁凱輪車隊在F1中使用的材料。同樣，亞麻植物纖維也被應用于Hummingbird的折疊自行車等產(chǎn)品的設計中，據(jù)稱亞麻纖維車型的重量和強度與碳纖維版相當。

回收碳纖維的過程

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束的車架和部件的碳纖維復合材料。

為了實現(xiàn)更循環(huán)的經(jīng)濟，應優(yōu)先考慮回收報廢碳纖維車架和部件，這一重點至關重要，因為與生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料相比，這樣產(chǎn)生的廢料量更大。然而，行業(yè)專家強調(diào)了這個問題，他說：“這些產(chǎn)品在全球銷售，將它們送回生產(chǎn)現(xiàn)場進行回收也很節(jié)能，所以我們將與當?shù)毓�司合作進行回收處理。”

早在2011年，Trek就宣布了自行車行業(yè)的第一個碳纖維回收計劃，此后幾家公司也宣布了自己的回收計劃，但每年都有數(shù)以萬計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合材料制成的，據(jù)捷安特公司稱，這種材料只能通過熱解或化學方法回收。

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

某品牌目前的回收流程

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

Hunt公司還解釋了他們用來幫助生產(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，但在沖擊測試中達到了相似的強度。

另一種選擇是從熱固性樹脂中回收纖維，正如捷安特提到的那樣。

Hunt公司解釋說:“熱固性樹脂在生產(chǎn)高強度重量比產(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

回收碳纖維的兩個主要優(yōu)勢是減少對環(huán)境的影響和節(jié)約資源，因為我們正在努力實現(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，也減少了對原材料提取的需求。

Trek寫道：“產(chǎn)品對環(huán)境的大部分影響來自于生產(chǎn)高質量產(chǎn)品所需原材料的最初提取和加工。”因此，通過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。

另一個關鍵的優(yōu)勢是減少廢棄物，碳纖維的回收利用最大限度地減少了運往垃圾填埋場的碳纖維廢棄物的數(shù)量。

如今，各大品牌每年都會發(fā)布企業(yè)社會責任報告（CSR），詳細介紹他們在可持續(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)保的未來做出貢獻的焦點。

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挑戰(zhàn)。一種是在復雜結構中使用碳纖維復合材料，其中碳纖維與聚合物基體結合。從碳纖維增強復合材料（CFRC）中回收碳纖維是困難的。

另一個重大挑戰(zhàn)是保持原始碳纖維的原始性能，因為回收過程會降低強度和剛度，從而導致性能下降。

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

為了應對這些挑戰(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:“我們一直在尋找利用中等長度纖維的機會，這些纖維是航空航天等大型原始用途行業(yè)的副產(chǎn)品，因為這些中等長度纖維適用于一些自行車/零部件�！�

盡管存在這些挑戰(zhàn)，為報廢復合材料尋找有效和高效的回收方法對于可持續(xù)廢棄物管理至關重要，“我們看不到自行車的報廢，所以我們無法控制車主對車架的處理�！�

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

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上的一篇關于碳纖維回收的評論，由于纖維長度大大減少，回收的碳纖維通常表現(xiàn)出質量下降。

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

捷安特強調(diào)了復合材料質量的重要性，以達到與原始碳纖維復合材料相當?shù)男阅�，并解釋說他們已經(jīng)開發(fā)了自己的工藝，以結構化的方式處理回收纖維。

捷安特解釋說：“我們的方法旨在制造結構部件，有效地處理雜亂的回收碳纖維，并實現(xiàn)與原始碳纖維制成的復合材料相當?shù)男阅�。�?/p>

雖然與原始碳纖維相比，回收碳纖維在機械性能上可能存在差異，但Hunt公司和捷安特表示，回收和復合材料制造的戰(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。

碳纖維在未來可以無限回收嗎?

在過去，碳纖維的回收是一個挑戰(zhàn)，市場還沒有準備好使用回收的碳纖維。然而，在過去十年中已經(jīng)取得了重大進展，我們可以預期下一個十年也會取得進一步的進展。

“（我們打算）多次回收碳纖維復合材料部件。最終，最低等級的碳纖維形式（長度小于1毫米）可以無限回收，而不會在某些應用中顯著降低性能�！�

“按照我們看到這項技術發(fā)展的速度，我們認為我們很有可能看到碳纖維實現(xiàn)無限回收�！�

你的下一輛自行車會是回收碳纖維做的嗎?

建立更強有力的回收流程可能被證明是減輕碳纖維對環(huán)境影響的最有效戰(zhàn)略之一，同時滿足日益增長的需求，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公路自行車的預訂。Holocene車架100%由回收碳纖維預浸料制成，而不是一小部分。

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

捷安特擁有自己的工廠，并解釋說，“在生產(chǎn)過程中，每年都會產(chǎn)生大量的測試車架（高達25噸）。我們正在與合作伙伴合作回收它們，目標是在2030年之前實現(xiàn)100%的高效再利用�！�

回收和復合材料制造的戰(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)的技術進步，你的下一輛自行車由回收碳纖維制成的可能性越來越大，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。

責任編輯：Ting