Sihirli ama çevreci mi?

DİDEM ERYAR ÜNLÜ

Karbon elyaf üretimi çevreyi kirlettiği gibi, malzemenin geri dönüşümü de oldukça zor. İşte bu nedenle araştırmacılar ve start-up’lar bu sihirli malzemenin “temiz ekonomiye” uyum sağlamasının yollarını arıyorlar. Karbon fiber veya karbon elyaf, teknoloji ürünü olan ipliksi türü bir madde. Ana bileşimlerini karbonlaşmış akrilik elyaf (orlon), katran ve naylon oluşturuyor. Karbon fiberin yapısı, çelikten 4,5 kat daha hafif olmasına rağmen, 3 kat daha dayanıklı.
Dolayısıyla karbon elyaf otomotiv başta olmak üzere, hafifliği, sağlamlığı, esnekliği, enerji tüketimini azaltması gibi özelliklerinden dolayı birçok sektörün tercih ettiği malzeme konumunda.

Örneğin, karbon elyafın sağlamlığı ve hafifliği rüzgar enerjisinde devrim yaratıyor. Karbon elyaftan üretilen rüzgar türbinleri, geleneksel fiberglas modellere oranla çok daha uzun ve sert oldukları için, bir yandan deniz sularına karşı daha dayanıklı olabilirken; diğer yandan hafif rüzgarlı havalarda daha verimli sonuçlar alınmasını sağlıyor. Hafifleyen uçaklarda yakıt tasarrufu sağlanırken; otomobil üreticileri de karbon elyafın özellikleri sayesinde çok daha hafif ve yakıt verimliliği sağlayan araçlar üretmeye başladılar.

Start-up’ların yeni yarış alanı

McLaren geçtiğimiz günlerde, Sheffield’de bir fabrika açacağını ve burada karbon fiber kullanarak spor otomobiller üreteceğini açıkladı. BMW de, i3 modelinde karbon fiber kullanarak, sektöre öncülük eden marka oldu.

Fakat her gülün dikeni olduğu gibi karbon fiberin de bir sırrı var. Karbon elyaf üretimi çevreyi kirlettiği gibi, malzemenin geri dönüşümü de oldukça zor. İşte bu nedenle araştırmacılar son dönemde bu sihirli malzemenin “temiz ekonomiye” uyum sağlamasının yollarını arıyorlar.
Sanayinin sevdiği güçlü ve hafif kompozit malzeme olması için, karbon elyaf plastik polimer reçine ile karıştırılıyor. Kompozit malzemelerin genellikle elde birleştirildiği üretim süreci ise oldukça fazla atık üretiyor.

Üçte biri atık

The Guardian, ELG Carbon Fibre şirketi ile bu konuyu konuşmuş. Karbon elyaf geri dönüşüm şirketi olan ELG, üretim süreci sonrasında karbon elyaf tabakalarının üçte birinin atık olarak kaldığını söylüyor.

Şubat ayında çevre vakfı Green Alliance tarafından yayınlanan bir raporda, karbon elyaf, gelecekte atık sorunu yaratacak yeni malzemeler arasında sıralanıyor. Bunu engellemek için karbon elyafın geri dönüşüm ve yeniden kullanımının mümkün kılınması gerekiyor.
Bu nedenle karbon elyafın geri dönüşüm sorununu çözmek araştırmacılar ve start-up’ların yeni bir yarış alanına dönüşmüş durumda. Eğer karbon elyafın toprağa karışmasını engelleyebilirlerse, otomobil, bisiklet gibi çok sayıda alanda geri dönüştürülmüş karbon elyaf kullanımı mümkün olabilecek. Ayrıca bu sayede, ciddi miktarda enerji tasarrufu da sağlanmış olacak.

Gücünden kaybediyor

En büyük sorun, karbon elyafın alüminyum gibi kolaylıkla eritilip şekillendirilememesi. Karbon elyaf kompozitleri güçlerini, uzun ve son derece dikkatle dizilmiş; yapışkan benzeri polimerle sabitlenmiş ve yüksek ısıda sertleştirilmiş karbon liflerinden alıyor. Sertleştikten sonra yeniden life dönüşmek için, polimerlerin yakılması veya kimyasal yolla çözülmesi gerekiyor.
İngiltere merkezli ELG Carbon Fibre 2009 yılından bu yana polimerleri yakarak karbon elyaf geri dönüşümü sağlıyor. Colorado merkezli bir start-up olan Vartega da benzer bir uygulamayı kimyasallarla gerçekleştiriyor. Fakat elde edilen karbon elyafın orjinaline kıyasla daha kısa olduğu ve ağır yük taşımakta aynı yetkinliğe sahip olmadığı ifade ediliyor. Dolayısıyla geri dönüştürülmüş karbon elyaf, güçten çok, hafifliğin önemli olduğu alanlarda kullanılabiliyor. Tenis raketleri bu alanlardan biri.

Yeni yöntemler deneniyor

Nottingham Üniversitesi Mekanik ve Malzeme Mühendisliği Bölüm Başkanı Steve Pickering başkanlığındaki araştırma takımı ise, geri dönüştürülmiş karbon elyafı su içinde ayrıştırmayı ve ince bir boru sayesinde yeniden dizilim yapmayı hedefliyor. Pickering bu işlem sayesinde karbon elyafın, ilk hali gibi yeterince güçlü bir malzeme olacağını ve otomotiv sektöründe kullanılabileceğini düşünüyor.

Karbon elyafın geleceği: Fiyatlar düşebilir

Jaguar Land Rover tarafından yapılan bir araştırmaya göre, otomotiv yan sanayinde kullanılan bir malzeme olarak karbon elyaf, çelikten 20 kat; alüminyumdan ise 10 kat daha pahalı. Karbon elyaf alanında çalışan start-up’lar fiyatların düşme ihtimalini gündeme getiriyorlar. Örneğin Colorado merkezli bir start-up, düşük ısıda yeniden şekillendirilebilen bir polimer geliştirmiş. Kolaylıkla şekillendirilebilen bu polimer sayesinde, karbon elyaftan üretilen yan parçalar bir dakikadan az bir sürede monte edilebilecek. Start-up’un yöneticisi, ikincil bir pazar yaratarak geri dönüştürülmüş karbon elyafın yeni ürünlerle bir araya getirileceğini ve böylece fiyatların düşeceğini söylüyor. Tabi bu değişim bugünden yarına olacak bir değişim değil. Otomobil üreticilerinin yeni malzemeleri kabul etmeleri ve kullanmaya başlamaları zaman alıyor. Geçmişten bir örnek vermek gerekirse; Ford’un F-150 pikap şasesinde çelik yerine alüminyum kullanmaya başlaması 6 yıl aldı ve 1 milyar dolara maloldu. Sonuçta iyi haber şu ki, karbon elyaf ürünler son derece uzun ömürlü bir malzeme. Bugün karbon elyaftan üretilen rüzgar türbinleri ve elektrikli otomobillerin, önümüzdeki on sene içinde enkaza dönüşmeyecekleri kesin.