重量轻，强度高，性能可以调整，有什么理由不喜欢碳纤维呢？我们来看看碳纤维不为人知的一面。

碳纤维因其强度大、重量轻、抗应力和耐腐蚀而被广泛应用于许多行业，但它的耐久性意味着，一旦不再需要它，这种材料可以保持很长一段时间而不分解，那么你的自行车有多环保呢？外媒采访了行业专家，探讨了碳纤维自行车和零部件在使用寿命结束时的命运，以及你的下一辆自行车由回收碳纤维制成的可能性。

尽管自行车比大多数其他交通方式更环保，但自行车行业与其他全球行业一样面临着同样的环境挑战，尤其是在制造过程方面，人们越来越关注自行车的可持续性和环保实践。

碳纤维强度大，重量轻，可以很容易地塑造成不同的形状，使其成为自行车制造中广受欢迎的材料。它已经从专业人士的独家选择转变为更容易获得，有时更实惠的选择，吸引了许多骑行爱好者。

然而，碳纤维使用量的增加导致了大量废弃物的产生，而且当你处理车架时，它不会分解。因此，努力解决和减少这种浪费对于保持自行车行业的可持续性至关重要。

碳纤维对环境的影响

2023 Trek可持续发展报告中车架材料的碳足迹

除了在自行车行业的广泛应用外，碳纤维还被用于其他各种行业，包括航空航天、汽车、能源和海洋。根据自行车运动的世界管理机构国际自行车联盟(UCI)的数据，2021年，体育产业是全球第三大碳纤维用户，大多数使用这种材料的运动器材的平均使用寿命为三年，90%的器材在使用寿命结束时被填埋。

悉尼大学的研究人员表示，到本世纪末，碳纤维和玻璃纤维复合材料预计将成为全球重要的废弃物来源，到2050年，这类废弃物的总量预计将达到每年84.03万吨。

这引起了人们的关注，考虑碳纤维自行车生产完成后会发生什么，成为解决可持续性问题的一个关键方面。从历史上看，回收材料一直是复杂的，但采取行动的必要性增加了，积极的变化和创新的进步正在发生。

虽然碳纤维的生命周期很长，但它的生产需要大量的能源，这使得它比铝和钢等材料更耗能。例如，捷安特表示，“（高端碳纤维自行车）的制造过程产生的碳排放量很高，50 kg CO2e/kg（二氧化碳当量/公斤）或更多。”

CO2e是一种根据各种温室气体的全球变暖潜能（GWP）来比较其排放量的测量方法。这个数字将其他气体的数量转化为具有相同全球变暖潜能的等量二氧化碳。

去年，Trek发布了一份可持续发展报告，概述了每辆自行车的碳排放成本，显示他们最受欢迎的型号Marlin的碳排放成本为116 kg CO2e/kg，他们希望到2032年将其降低30%，降至81 kg CO2e/kg。

正如前面提到的，碳纤维在生产过程中环境成本较高，回收利用也面临挑战。铝和钢都是高度可回收的，具有完善的、有利可图的系统，有助于减少对环境的影响。

然而，人们对生物纤维和亚麻纤维等替代材料的兴趣越来越大，这些材料的强度和刚度与碳纤维相当，但碳足迹更少。

生物纤维是一种纯天然的复合材料，因被用于高端技术而备受关注，比如迈凯轮车队在F1中使用的材料。同样，亚麻植物纤维也被应用于Hummingbird的折叠自行车等产品的设计中，据称亚麻纤维车型的重量和强度与碳纤维版相当。

回收碳纤维的过程

碳纤维废料主要有两种：一种是生产中不需要的原始碳纤维边角料，另一种是使用寿命结束的车架和部件的碳纤维复合材料。

为了实现更循环的经济，应优先考虑回收报废碳纤维车架和部件，这一重点至关重要，因为与生产过程中产生的废料相比，这样产生的废料量更大。然而，行业专家强调了这个问题，他说：“这些产品在全球销售，将它们送回生产现场进行回收也很节能，所以我们将与当地公司合作进行回收处理。”

早在2011年，Trek就宣布了自行车行业的第一个碳纤维回收计划，此后几家公司也宣布了自己的回收计划，但每年都有数以万计的碳纤维自行车最终被填埋。

大多数高性能碳纤维自行车都是用热固性碳纤维复合材料制成的，据捷安特公司称，这种材料只能通过热解或化学方法回收。

热解是指将碳纤维复合材料置于无氧的高温下。在这样的温度下，复合材料的树脂基体分解，留下碳纤维。然后，这些碳纤维可以在各种应用中回收和再利用，从而减少了对原始碳纤维生产的需求，并最大限度地减少了浪费。

某品牌目前的回收流程

然而，这些过程是能源密集型的，通常会导致性能显著降低，因此更多公司还在积极探索替代的低能耗回收方法，如微波热解和化学溶剂分解。

Hunt公司还解释了他们用来帮助生产可行的可回收和回收碳纤维产品的两种选择。一种选择涉及热塑性碳纤维，它允许树脂熔化，尽管与热固性产品相比重量略有增加，但在冲击测试中达到了相似的强度。

另一种选择是从热固性树脂中回收纤维，正如捷安特提到的那样。

Hunt公司解释说:“热固性树脂在生产高强度重量比产品（如碳纤维车架和轮圈）方面要成熟得多。”

回收碳纤维的优点

回收碳纤维的两个主要优势是减少对环境的影响和节约资源，因为我们正在努力实现更可持续和循环的碳纤维使用方法。

回收碳纤维减少了对原始碳纤维生产的需求，这是能源密集型的，产生了大量的温室气体排放，也减少了对原材料提取的需求。

Trek写道：“产品对环境的大部分影响来自于生产高质量产品所需原材料的最初提取和加工。”因此，通过回收碳纤维并将其重新用于新产品，我们可以显著减少这种最初的影响。

另一个关键的优势是减少废弃物，碳纤维的回收利用最大限度地减少了运往垃圾填埋场的碳纤维废弃物的数量。

如今，各大品牌每年都会发布企业社会责任报告（CSR），详细介绍他们在可持续发展方面所做的努力。随着环境法规和可持续发展目标的日益重视，回收碳纤维已成为许多公司努力为更环保的未来做出贡献的焦点。

回收碳纤维的挑战

回收碳纤维和将回收碳纤维制成零部件提出了几个挑战。一种是在复杂结构中使用碳纤维复合材料，其中碳纤维与聚合物基体结合。从碳纤维增强复合材料（CFRC）中回收碳纤维是困难的。

另一个重大挑战是保持原始碳纤维的原始性能，因为回收过程会降低强度和刚度，从而导致性能下降。

“目前，大多数碳纤维产品都是通过热解过程回收，制成纤维极短的注射颗粒。它既能耗高，又会导致性能大幅下降。”

为了应对这些挑战，在其他地方利用废弃的碳纤维可能性的探索就必不可少。

Hunt公司解释说:“我们一直在寻找利用中等长度纤维的机会，这些纤维是航空航天等大型原始用途行业的副产品，因为这些中等长度纤维适用于一些自行车/零部件。”

尽管存在这些挑战，为报废复合材料寻找有效和高效的回收方法对于可持续废弃物管理至关重要，“我们看不到自行车的报废，所以我们无法控制车主对车架的处理。”

这凸显了当前自行车行业可持续发展方法和其他行业的一个关键差距。

回收碳纤维和原始碳纤维一样好吗?

回收碳纤维的主要挑战之一是保持原始碳纤维的原始性能。根据发表在PubMed上的一篇关于碳纤维回收的评论，由于纤维长度大大减少，回收的碳纤维通常表现出质量下降。

正如Hunt公司在碳纤维轮组方面的经验所证明的那样，与标准碳纤维轮组相比，使用热塑性碳纤维通常意味着重量的增加，以达到同等的强度水平。重量损失可能不是很大，但这并不是需要考虑的唯一因素。

捷安特强调了复合材料质量的重要性，以达到与原始碳纤维复合材料相当的性能，并解释说他们已经开发了自己的工艺，以结构化的方式处理回收纤维。

捷安特解释说：“我们的方法旨在制造结构部件，有效地处理杂乱的回收碳纤维，并实现与原始碳纤维制成的复合材料相当的性能。”

虽然与原始碳纤维相比，回收碳纤维在机械性能上可能存在差异，但Hunt公司和捷安特表示，回收和复合材料制造的战略方法可以帮助最小化这些差异，并确保回收碳纤维产品的最佳性能。

碳纤维在未来可以无限回收吗?

在过去，碳纤维的回收是一个挑战，市场还没有准备好使用回收的碳纤维。然而，在过去十年中已经取得了重大进展，我们可以预期下一个十年也会取得进一步的进展。

“（我们打算）多次回收碳纤维复合材料部件。最终，最低等级的碳纤维形式（长度小于1毫米）可以无限回收，而不会在某些应用中显著降低性能。”

“按照我们看到这项技术发展的速度，我们认为我们很有可能看到碳纤维实现无限回收。”

你的下一辆自行车会是回收碳纤维做的吗?

建立更强有力的回收流程可能被证明是减轻碳纤维对环境影响的最有效战略之一，同时满足日益增长的需求，而碳纤维的回收含量和可持续性正在迅速变化。

这并不是一个新奇的想法，去年年底，总部位于新西兰的Vélos Advancements公司宣布他们正在接受Holocene公路自行车的预订。Holocene车架100%由回收碳纤维预浸料制成，而不是一小部分。

品牌越来越重视可持续性，Hunt公司和捷安特等行业专家对克服碳纤维回收过程中的挑战持乐观态度，并为碳纤维的无限回收提供了希望。

捷安特拥有自己的工厂，并解释说，“在生产过程中，每年都会产生大量的测试车架（高达25吨）。我们正在与合作伙伴合作回收它们，目标是在2030年之前实现100%的高效再利用。”

回收和复合材料制造的战略方法有望最大限度地减少性能差异，并确保回收碳纤维产品的可行性。

随着行业参与者的承诺和持续的技术进步，你的下一辆自行车由回收碳纤维制成的可能性越来越大，这反映了自行车和其他行业更广泛的可持续发展趋势。

责任编辑：Ting