Kompozyty są materiałami, które składają się z dwóch lub więcej składników o różnych właściwościach. Mogą być stosowane w wielu dziedzinach, takich jak przemysł lotniczy, samochodowy, medyczny, budowlany i wiele innych. Jednakże, w kontekście klimatu, ważne jest, aby zwrócić uwagę na wpływ procesu produkcji i zużycia kompozytów na środowisko naturalne.
Proces wytwarzania kompozytów wymaga energii i może generować odpady, które mogą wpływać na jakość powietrza, gleby i wody. Ponadto, odpady te często trafiają na składowiska odpadów, co również wpływa na środowisko naturalne.
Jednak kompozyty mogą mieć również pozytywny wpływ na klimat poprzez zmniejszenie wagi produktów i tym samym zmniejszenie zużycia paliwa w czasie ich eksploatacji. Na przykład, kompozyty stosowane w samochodach mogą zmniejszyć wagę pojazdu i tym samym zmniejszyć emisję dwutlenku węgla.
Ponadto, istnieją również innowacje w dziedzinie kompozytów, które mogą przyczynić się do zrównoważonej produkcji. Na przykład, rozwijane są biodegradowalne kompozyty, które po okresie użytkowania mogą ulec rozkładowi, co ogranicza ilość odpadów.
Obecnie najbardziej popularnym wskaźnikiem określającym kompleksowy wpływ produktu na środowisko naturalne jest ślad węglowy (ang. carbon footprint).
Ślad węglowy dla tworzyw sztucznych i innych produktów takich jak kompozyty to ilościowa miara wpływu produkcji, użytkowania i usuwania danego tworzywa sztucznego na emisję gazów cieplarnianych, w szczególności na emisję dwutlenku węgla (CO2), wyrażona w ekwiwalentach dwutlenku węgla (CO2e). Ślad węglowy uwzględnia cały cykl życia tworzywa sztucznego, w tym pozyskanie i transport surowców, produkcję, dystrybucję, użytkowanie, a także usuwanie i utylizację odpadów. Szczególnie ważnymi czynnikami wpływającymi na ślad węglowy tworzyw sztucznych są zużycie energii i emisja gazów cieplarnianych związana z procesami produkcyjnymi oraz emisja gazów cieplarnianych podczas utylizacji lub spalania odpadów.
Najczęściej wykorzystywane obecnie są kompozyty polimerowe na bazie żywicy epoksydowej lub poliestrowej ze wzmocnieniami włókistymi.
Ślad węglowy kompozytów zbudowanych z żywicy epoksydowej i włókien węglowych jest stosunkowo wysoki, ponieważ proces produkcji tych materiałów wymaga znacznych ilości energii. Proces produkcji żywicy epoksydowej i włókien węglowych wymaga dużych ilości energii elektrycznej, wody i innych surowców, co przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych.
W procesie produkcji żywicy epoksydowej, najczęściej stosowane surowce pochodzące z ropy naftowej, która jest źródłem emisji gazów cieplarnianych podczas wydobycia, transportu i przetwarzania. Proces produkcji włókien węglowych również wymaga dużych ilości energii, w tym energii elektrycznej, która najczęściej jest wytwarzana z paliw kopalnych.
Dodatkowo, proces produkcji kompozytów z żywicy epoksydowej i włókien węglowych jest skomplikowany i wymaga zaawansowanych technologii, co również przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych.
Warto jednak zauważyć, że kompozyty te charakteryzują się najwyższą wytrzymałością i najniższą wagą z omawianych tutaj materiałów, co pozwala w konsekwencji na zmniejszenie zużycia paliwa i emisji gazów cieplarnianych podczas ich użytkowania, szczególnie w branżach, takich jak przem
ysł lotniczy i motoryzacyjny.
Jednakże, według niektórych źródeł, produkcja 1 kg włókien węglowych może generować emisję gazów cieplarnianych rzędu 20-50 kg CO2, podczas gdy produkcja 1 kg żywicy epoksydowej może generować emisję rzędu 5-6 kg CO2. Łączny ślad węglowy kompozytu zbudowanego z żywicy epoksydowej i włókien węglowych może wynosić około 20-30 kg CO2 na kg materiału.
Należy jednak pamiętać, że wartości te są jedynie szacunkami i zależą od wielu czynników, a ich precyzyjne określenie wymagałoby szczegółowej analizy procesu produkcji danego kompozytu.
Ślad węglowy kompozytów bazujących na włóknie szklanym i żywicy epoksydowej jest zwykle niższy niż w przypadku kompozytów wzmacnianych włóknem węglowym i żywicy epoksydowej, ponieważ proces produkcji włókien szklanych wymaga mniejszej ilości energii niż w przypadku włókien węglowych.
Włókna szklane są produkowane poprzez topienie kwarcu i piasku w temperaturze około 1700°C, co wymaga znacznie mniejszej ilości energii w porównaniu do procesu produkcji włókien węglowych. Ponadto, żywice epoksydowe, które są często stosowane do produkcji kompozytów z włókna szklanego, mogą być wytwarzane z surowców pochodzących z recyklingu, co zmniejsza emisję gazów cieplarnianych w porównaniu do produkcji żywic epoksydowych z surowców naftowych.
Ogólnie rzecz biorąc, ślad węglowy kompozytów z włókna szklanego i żywicy epoksydowej wynosi zwykle około 6-8 kg CO2 na kg materiału, co jest zauważalnie niższe niż w przypadku kompozytów węglowych. Jednakże, warto pamiętać, że wartości te są szacunkowe i zależą od wielu czynników, takich jak proces produkcji i miejsce produkcji danego kompozytu.
Ślad węglowy kompozytów wzmacnianych włóknem bazaltowym na bazie żywicy epoksydowej jest zwykle niższy niż w przypadku kompozytów węglowych i czasami niższy niż kompozytów szklanych o osnowie z żywicy epoksydowej, ponieważ proces produkcji włókien bazaltowych wymaga mniej energii w porównaniu do produkcji włókien węglowych lub szklanych.
Włókna bazaltowe są produkowane z wulkanicznego kamienia bazaltowego, który jest przetwarzany w cienkie nici. Proces ten wymaga mniejszej ilości energii niż w przypadku produkcji włókien węglowych lub szklanych, ponieważ nie wymaga on tak wysokiej temperatury, a kamień bazaltowy jest powszechnie i łatwo dostępny.
Szacuje się, że ślad węglowy kompozytów z włókna bazaltowego i żywicy epoksydowej wynosi około 5-7 kg CO2 na kg materiału.
W przypadku kompozytów epoksydowych ze wzmocnieniem aramidowym, ślad węglowy zwykle jest niższy niż w przypadku kompozytów z włókien węglowych, ale może być wyższy w porównaniu do kompozytów z włókien szklanych lub bazaltowych.
Szacuje się, że ślad węglowy kompozytów z włókna aramidowego i żywicy epoksydowej wynosi około 10-15 kg CO2 na kg materiału.
W przypadku kompozytów z włókna naturalnego i żywicy epoksydowej, ślad węglowy zwykle jest niższy niż w przypadku kompozytów zbudowanych z włókien szklanych, bazaltowych, aramidowych lub węglowych.
Włókna naturalne, takie jak len, konopie, juta czy bambus, są wytwarzane z roślin, co oznacza, że ich produkcja wymaga znacznie mniejszej ilości energii niż w przypadku włókien syntetycznych. Ponadto jako materiały odnawialne, włókna naturalne mają potencjał do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, ponieważ absorbują one dwutlenek węgla z atmosfery w trakcie wzrostu.
Ogólnie rzecz biorąc, szacuje się, że ślad węglowy kompozytów z włókna naturalnego i żywicy epoksydowej wynosi około 2-5 kg CO2 na kg materiału, co jest zwykle najniższe w stosunku do wszystkich prezentowanych tutaj układów włókna wzmacniające + żywica epoksydowa.
