再生塑料鞋類掀序幕

AngelicaBuan在本報告中指出,工業用大麻具備多種潛在用途,符合複合材料行業欲尋求更強韌但是較廉宜,以及較低碳足跡的複合材料,近乎烏托邦式的夢想。

具潛力,但卻屬非法
大麻植物也稱為大麻,是一種受到嚴格管制的植物,並被歸類為一種麻醉劑,最近更因其潛在的治癒癌症作用而受到關注。除了它的藥用價值,此雜草也被稱為CannabisSativaL,具備適用於多種工業用途的理想特性。
雖然大麻(marijuana)是CannabisSativaIndica印度大麻的品種,但工業複合材料使用的麻卻是 CannabisSativaSativa,屬于非精神刺激性方面的品種。
盡管如此,工業用大麻卻因為類似其含精神刺激性物質的孿生姐妹大麻而受到打擊,栽種這種有助推動主要行業之市場價值的一個秘方材料因而受到政治的管制。例如美國實施的1937年《大麻稅收法案》,幾乎摧毀了工業用大麻的潛力,它被認為可用于將近5萬種產品上,從建築複合材料、玻璃紙到汽車組件。不過,最近的事態演變已經促使美國數個州合法化工業用大麻的種植和研究。
一些國家如中國、英國和加拿大(後者于1992年起合法化工業用大麻的生產)繼續種植工業用大麻,而在其他地方,種植所有品種的大麻皆屬非法。
麻類植物的起源可以追溯至中亞/南亞,而種植大麻以獲取纖維則可追溯到中國古代。麻被定義為含少過0.3%的麻醉物質Tetrahydrocannabinoids, (THCs);而大麻的麻醉物質THC則介于10%至30%。
麻類種植可持續發展,種植麻不需使用化學物、農藥或除草劑。事實上,麻在生長過程中起到增加和修護土壤的作用,而作為一種經濟作物,麻可與其他作物一起輪替生長。

大麻衝上雲霄
早在20世紀初,工業用大麻就被用作塑料行業的材料,大麻纖維被提升為一種經濟實惠及可再生的原料。
在所有的天然纖維中,大麻纖維以強韌及耐用著稱。因此,大麻強化塑料被發現比石油基塑料強10倍,且可以100%生物降解。
今天,大麻纖維已在多個行業中使用。在2014年,加拿大公司Hempearth已委托佛羅里達州的飛機製造商建造世界第一架大麻飛機。目前正集資50萬美元作為初步營運資金,該加拿大公司設計的4人座雙引擎飛機,航速略高于340公里/小時。飛機的翼展為12米,採用至少75%大麻製造,包括機翼、座位、枕頭和機身外殼。
飛機的顏色是天然的大麻纖維色,計劃完全採用由此雜草的種籽提煉的大麻生物燃料驅動。
康涅狄格大學的RichardParnas教授引用一項研究指出,利用大麻作為生物燃料也有助改善碳效率。他發現,大麻轉換為生物柴油的有效率為97%,比起市面上現有的任何其他生物柴油,它可在較低的溫度燃燒。
Hempearth公司已經對紡織的大麻材料進行強度和耐用性測試,指出它足以媲美傳統上用于製造飛機的玻璃纖維材料。與此同時,大麻是碳中和的,而玻璃纖維會把苯乙烯釋放到環境中。Hempearth計劃在2016年于北卡羅來納州的KittyHawk為該架大麻飛機進行飛行。

推出纖維汽車
大麻也正大舉進入汽車設計部分,而可生物降解的汽車已不再是空想。此概念在亨利福特于1941年製造的生物複合材料原型車就已經存在。福特原型車展現了類似鋼材的強度,但是比鋼材輕450公斤。
2010年,加拿大的汽車製造商Motive Industries,推出了世界第一部生產就緒電動車(EV),部分車身以大麻製造。這款3門式,4座位掀背式KestreEV,最高時速每小時90公里,可行駛大約100英里才再次充電。由樹脂浸注的大麻車身能抵抗衝擊,展現了可與玻璃鋼船相匹比的強度,但是卻更加輕盈。
事實上,Kestrel電動車加上電池的重量不到1,133公斤,同樣大小的FordFusion則重1,690公斤。這意味著Kestrel節省超過30%燃料效率,其大麻複合材料有助降低汽車面板重量約10%。
緊隨其後的德國汽車製造商BMW,在2013年發佈了以大麻複合材料製造,重1,224公斤的電動車模式。此款電動車由22-kWh鋰離子電池驅動,對降低車身重量也很重要(除了確保其燃料效率),因為電池佔了汽車的總質量大約20%。
最新加入大麻材料製造汽車之陣容的是美國汽車製造商Renew所生產的跑車。這家位于佛羅里達州的公司利用大麻製造出超低碳足跡(ULCF)跑車。
致力于創造100%碳中和及無污染的汽車,Renew生產的天然氣動力電動車,比同類汽車平均低10%碳足跡。該公司還表示,一旦纖維素大麻乙醇面世,RenewEV款式的環保性能將提高50–85%。 

     

嗅出商機
氣候變化催生了許多研究活動,特別是在美國,使得大麻市場的開拓變得日愈蓬勃。
美國布拉德利大學最近進行了一項研究項目,結合大麻纖維、木屑和棉花及可回收溶劑,以取代PP。布拉德利大學的副教授LukeHaverhals,正與美國農業部的研究員BrentTiserat合作,尋找以天然資源為基礎的建築材料。 
大麻的其他新應用領域還包括滑板。這個由美國的服裝及滑板製造商LotusBoards率先製造的滑板,據稱是世界第一個以大麻為材料的3D打印滑板。根據LotusBoards,這個模制抓握圖案滑板含30%大麻材料,重0.8公斤,與類似的生產流程比較,其節能效果介于22%–45%,碳排放量減少70%。
 
驅動電池
大麻纖維的強度不僅可與鋼材匹比,抗衝擊力也比玻璃纖維強,儲存能量也遠勝于石墨烯。
此特性使得大麻適合作為高性能能量存儲設備的材料。此外,大麻纖維的導電性比銅佳,柔軟性也比橡膠優越。
大麻也能使片材具較高的表面積,適合作為超級電容器,它是一種高放電電池。根據去年在美國舊金山舉行的美國化學協會(ACS)會議發表的一項研究,在製造超級電容器的碳納米片材的部分過程中涉及利用水熱合成處理大麻。根據紐約克拉克森大學的Dr. DavidMitlin,使用大麻作為這方面的用途比石墨烯便宜。他還補充說,大麻的電化學性能,即使不比石墨烯強,也足以和其匹比。
實際上,這項研究使用的是大麻樹皮內剩餘的韌皮纖維,這個部分通常被丟棄在垃圾填埋場。再循環的廢纖維被用來製造能量存儲設備,並使用于電動車(作為再生制動)及電動工具等。
與此同時,新成立的加拿大公司Alta Supercaps,計劃擴大生產以大麻為主的超級電容器,供應石油及天然氣行業。
因此,工業用大麻種植合法化,以及越來越多的研發工作,將為這以往被視為非法的纖維帶來各種機會。

返回