消费后回收的材料与汽车环环相扣

行业分析公司IHS Chemical在一项研究中指出,到了2025年,塑料将占平均汽车的25%。目前,汽车行业在汽车中使用大约70万吨塑料,到2020年将增加29%或90万吨,汽车制造商透过创新设计来达到成本节约和燃油效率。不过,鉴于可持续发展是汽车行业的重要组成部分,汽车巨头们正转向在汽车零部件中使用消费后回收的(PCR)材料,Angelica Buan在本报告中说。

瓶中的绿色信息

弃的PET瓶通常被回收用于制造新瓶子,但是对于德国的长玻璃纤维增​​强热塑性塑料生产商Easicomp以及UpcyclePET项目的主要对手,来自瓶子的再生PET(rPET)可用作其他高级工业生产用途,如汽车零件。然而,此过程倾向于升级再造而不是再循环,Easicomp首席执行员TapioHarmia博士强调说。

透过升级再造,利用纤维增强的rPET制造轻质部件,可减少玻璃纤维增​​强聚酰胺的使用,这些聚酰胺通常用于生产汽车部件,如发动机支架或横梁。该项目也概括Fraunhofer Institute forStructural Durabilityand SystemReliability LBF和Öko-Institut,涉及使用拉挤成型工艺来强化长玻璃纤维的rPET,并将后者的机械优点和PET的特殊性能相结合,如具有较低的溶胀能力和良好的尺寸稳定性。

Öko-Institut的AndreasR.Köhler博士说,PET废料升级再造是一种环保可行的解决方案,用于创造耐用产品,因为它有利于替代排放更高温室气体的塑料。

生产Buick、Cadillac、GMC和Chevrolet豪华汽车品牌的美国汽车制造商GeneralMotors(GM),一直是使用消费后材料的先驱。它利用来自瓶子的rPET为ChevroletEquinox的引擎生产降噪织物绝缘材料。

GM的零废物议程包括扩大其无垃圾填埋计划,该公司在加拿大、墨西哥和南美洲的所有制造厂皆从日常运营中回收、再利用或转换为能源废物。GM表示,它在全球拥有142家制造和非制造无垃圾填埋设施,以保持价值链中的资源并减少温室气体排放。

推出含更多再生材质的汽车

从2025年起,瑞典的豪华车Volvo将开始在每辆新推出的汽车中使用25%的再生塑料。ZhejiangGeelyHoldingGroup于2010年从FordMotor的手中收购了这家汽车制造商。这家汽车制造商说,它正在推动防污染计划,利用源自渔网或PET瓶的再生塑料来制造汽车的仪表板或地毯。

去年,Volvo售出了超过50万辆汽车,这些汽车的再生塑料含量约占5%。为了证明该计划的可行性,Volvo制造了相同版本的XC60T8插电式混合动力SUV,不过塑料部件却以含有回收材料的等同物代替。

特制版XC60的内饰有一个管道控制台,它是由废弃渔网和海上绳索的可再生纤维及塑料制成。地毯含有由rPET及服装制造商之边角料的再生棉混纺制成的纤维。座椅也以塑料瓶的PET纤维制造。旧Volvo汽车的二手汽车座椅则用来制造汽车引擎盖下的吸音材料。

Volvo计划在2025年实现制造业营运过程对气候无害化,并致力于2019年年底前在其所有营业地点及活动中消除一次性塑料,同时在2019年后推出的所有新车也将电动化。

与此同时,为Volvo汽车提供PCR材料的奥地利塑料制造商Borealis正在推出新的投资,以增加其在车辆等主要应用中的再生塑料份额。最近,它收购了奥地利塑料回收公司EcoplastKunststoffrecycling,以攫取不断增长的再生聚烯烃(PO)需求。Ecoplast每年处理3万5千吨家用和工业塑料废料,并将它转化为优质LDPE和HDPE回收物,作为塑料薄膜市场和其他用途。

Borealis说,由于PO回收具支援增长和可持续发展的潜力,因此将PO回收作为公司整体PO策略的关键要素。在推动PO循环使用方面,该公司一直坚守后盾。2014年,它开始为汽车行业提供高端化合物解决方案,包括25%和50%的PCR含量。

Borealis声称它也是第一个探索机械回收可能性的原始PO生产商,并于2016年收购了德国消费后PO再生商mtmplastics和mtmcompact。Borealis向mtmplastics投资了1千500万欧元,预计将使整体输入加工能力从60千吨增至80千吨。Borealis进一步指出,除了增加产能,该投资也旨在克服重新颗粒化高端市场需求的能力。

增强聚合物为轻型车辆带来巨大冲击

一辆汽车有超过1千200公千重的各种材料,包括大约110公千的塑料及六倍多的钢和大约70公千的铁,以及大约一半的铝和橡胶。在这样的组合下,很难想像如何生产更轻盈的汽车。

在车辆部件制造过程中纳入碳纤维增强塑料已被证实可减轻车辆的重量多达50%。

正如MordorIntelligence市场报告所提到的,增加在汽车工业中的应用是驱动碳纤维市场不断增长的主要动力,预计到2023年将达到60亿美元。

包括BMW、Mercedes-Benz、McLaren、Chevrolet、Lambhorgini在内的汽车制造商,正在增加使用碳纤维替代车辆中的金属,从而减轻车辆的重量。

在可持续性方面,东京的MitsubishiChemical通过其子公司Shinryo,开始回收用于生产汽车零部件的碳纤维。Mitsubishi已经在其福冈县的黑崎工厂装买了设备。该工厂能够通过汽化工艺回收多达100吨/年的碳纤维。之后,随著业务的建立,Mitsubishi计划增加回收过程的规模。

与此同时,Borealis与其Abu-DhabiNational OilCompany—合资公司Borouge合作,推出了采用再生碳纤维材料制成的Daploy碳纤维基聚丙烯(CFPP)。

根据合作伙伴,一家日本塑料加工商已经在发泡吹塑工艺中采用DaployWB140HMS来生产汽车空气管道,可节省多达80%的零件重量,从而提高整体燃油效率并降低二氧化碳排放量。

另一方面,最近推出的CFPP产品Fibremod CF061SY,已被北美洲的一家原始设备制造商用于制造其中一教最畅销商用车的A柱支架。它也被美国汽车零部件制造商MagnaExteriors用于生产A级挡泥板。

该公司说,透过改进现有的工具,能够生产传统金属冲压件的可行热塑性替代品,MagnaExteriors选择含有10%碳纤维增强PP的BorealisFibremod碳开发等级。这使到制造商能够达到碰撞和行人安全所需的外部部件冲击性能,以及优质外观的A级涂漆部件。

不过,由于该部件是由再生碳纤维制成,因此与传统铝板相比,车身面板的重量减轻30%—40%;与其他工程塑料相比,低CLTE可达到零间隙性能。这使得车身外部应用更加可以回收,加上重量更轻,因此更具可持续性。

Borealis说,有别于聚酰胺(PA),CFPP不吸湿,即它不吸收水分。与其他塑料相比,CFPP产品有助大大减少“车内异响”的噪音。

与此同时,为了开发电气化和自动驾驶汽车的全球市场,这两家公司也投资于新的生产设施,包括在中国及美国的复合工厂,以迎合不断增长的PP需求。

Borealis的北卡罗来纳州的复合工厂每年将为汽车行业生产高达30千吨专利的PP化合物,它有望在2019年开始商业化生产。Borouge位于中国已扩建的聚合物复合工厂预计将在2020年年底开始商业化生产,而位于阿布扎比鲁维斯的48万吨/年PP装置(PP5项目)则将于2021年竣工。

循环汽车正在酝酿中

其他方面,为了展示循环链接及生物基材料的应用程度,TechnicalUniversityofEindhoven在荷兰成功设计并建造了世界第一个生物基循环汽车。这是首次汽车的底盘及整体车身采用天然和生物材料制成,汽车的结构部件没有采用金属或传统塑料。这些部件是由轻质和坚固的夹层板制成,并以天然纤维亚麻和Total CorbionPLA供应的Luminy聚乳酸(PLA)树脂为基础。

TU/ecomotive学生小组称这部车子为Noah,它是专为城市使用而设计,有两个座位和一个宽敞的行李箱。除了采用生物基组合物,它还具备超轻和电动功能。Noah的最高时速为110公里/小时,电池续航时间可达240公里。不包括电池的车身重量为360公斤,不到同类生产汽车重量的一半。除了采用生物基,其零件也可回收,因此可成为100%的循环汽车,在所有生命阶段皆可持续发展,Total同时补充说,该车正在欧洲巡回以展示其特点。

因此,在未来十年,汽车工业中的塑料循环将翻倍;那些致力于可持续发展制造精神的制造商预计将在他们生产的汽车中扩大消费后/生物基塑料的含量。

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