碳纤维及复合材料全生命周期的碳足迹初探复材云集|复合材料

发布日期：2022-09-27 10:29:49 浏览次数：479 评论：0

导读

随着碳达峰、碳中和这一双碳概念的深入，人们对绿色生产、生活越来越重视。碳足迹，英文为Carbon Footprint，是指企业机构、活动

随着“碳达峰、碳中和”这一双碳概念的深入，人们对绿色生产、生活越来越重视。碳足迹，英文为Carbon Footprint，是指企业机构、活动、产品或个人通过交通运输、食品生产和消费以及各类生产过程等引起的温室气体排放的集合。而对于碳纤维，我们对于其了解就是碳纤维的应用有利于双碳，但是我们又都知道碳纤维的生（产是一个高耗能的过程。这两年我就遇到几次一样的事：某地上碳纤维项目，按理是鼓励的，各地都有所谓的政策，但在具体落地时，在不同部门有能源、环保及用地指标等不同要求，项目被卡在那里，要跑多个部门进行协调。

我在碳纤维产业生态链的建立，对“碳达峰、碳中和”的促进和推动作用一文中，比较详细介绍了碳纤维复合材料在实现双碳中的卓越贡献：

但更多是定性的描述，而缺乏数据的支撑！2022年各省的科技项目设立了“碳达峰、碳中和”双碳项目，但碳纤维及复材项目申报时也就遇到了说不清的问题。幸运的是目前已经有公司开始研究碳纤维全生命周期的碳足迹：帝人开展碳纤维全生命周期评估。但帝人完成相关研究后会向公众开放，还仅仅是内部使用，就不得而知了。而且能够得到社会公认，需要更多的机构进行参与，并做周密的研究！

当然，这里我们结合以往的经验和文献资料，做一下初步的探讨，希望可以抛砖引玉。

现代能源中，电是一个很好便利的媒介，而碳纤维生产中能耗最主要也是电能。工业行业有一个通用的公式：每节约1度电，就相当于节省了0.4千克煤的能耗和4升净水，同时还减少了1千克二氧化碳和0.03千克二氧化硫的排放（平均值，随着发电技术提升，有变化），也即一度电相当于1kg二氧化碳。

而在碳纤维生产中（从原丝到碳丝），耗电2-3万度电（各家工艺、产品不同有差异），这样从碳足迹的角度，一吨碳纤维排放20-30吨碳纤维。在建筑材料明星——碳纤维，真的那么好吗？一文中提到：每生产一吨碳纤维，就会排放20吨二氧化碳。该文还提到日本Toray公司称，碳纤维材料可以显著降低交通运输工业的能源消耗：“当一辆汽车的车身结构因使用碳纤维而减轻30%时，那么每采用1吨碳纤维，就可以在10年的生命周期中减少50吨二氧化碳；另一方面，当使用碳纤维使飞机机身结构减轻20%时，同样的条件下将减少1400吨二氧化碳。

碳纤维复合材料在新能源汽车中的应用形式多样，减重效果也明显，相关数据也表明：汽车的整车质量每减少10%，汽车的燃油效率能够提高6%～8%。汽车的质量每减少100kg，行驶里程100km，油耗可以减少0.3～0.6L，同时二氧化碳的排放能够减少500g。

日本的碳纤维制造协会（JCMA）曾经就做过一个关于碳纤维生命周期的测试，在汽车重量里面去测试。JCMA模型提到，汽车用碳纤维材料提高到17%左右，就能够使车辆的重量降低30%，大约是每辆车每年能够减少五吨的二氧化碳排放，或者是整体来讲可以减少16%的二氧化碳的排放。

而以上是前一些年的研究，这几年新能源的兴起，更有了很大的改变。以维斯塔斯为例，他们几乎所有的风电叶片大梁都使用碳纤维，2021年装机容量为15.2GW，蝉联新增装机容量排名第一，基于全球平均电力水平，15.2 GW的风电装机量每年约可减少二氧化碳排放量0.2亿吨。

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因此综合的考虑碳纤维的生产和应用，可以更有效的减少碳排放，促进“碳达峰、碳中和”。我在碳纤维的材料、产品、能源生态链中就提到了上下游产业联动，协调发展：

当然随着碳纤维产业的发展壮大，其回收也必须要考虑，在和复源新材杨老师的沟通中得知他们回收得到1吨的碳纤维二氧化碳排放量大约是5吨，只有新碳纤维的1/5左右。

利用碳纤维减少排放二氧化碳已达数倍以上，当然碳纤维应用行业众多，需要进一步研究：

而更详细的碳足迹研究应该需要更多企业、专业机构的参与，为此我们也组织了一个碳纤维及复材产业发展和双碳关系的研讨会。同时，如有可能我们也愿意和相关企业、机构合作，进行深入研究。

(文/小编)

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