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以蜂窝技术构筑绿色低碳材料的未来
日期: 2016-09-27
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    由温室气体排放所导致的地球气候暖化已经威胁到人类的生存与发展,期望在2050年以前将地球气温的升高幅度控制在2oC之内已经是全世界的共识。而在哥本哈根会议之后如何达成具有法律约束力的碳减排协议不仅仅是一个环境问题,更是攸关一个国家生存与发展的政治和经济大事。我国政府已经在国际气候大会上庄严承诺到2020年我国单位GDP二氧化碳排放强度与2005年相比将减少40-45%。

        目前,通过节约能源、减少能耗、提高能效以及开发新能源的形式实现节能减排是世界各国政府达成碳减排的主要措施和方法,而通过资源节约和材料的有效利用实现“节材减碳”仍然还只是一句口号,全世界并未找到具体实施的技术路径和方法。本文提出了实体材料蜂窝化的概念,依靠蜂窝结构技术提高各种材料的使用效率,达到资源节约和大幅度碳减排的目的,它将为我国提出的碳减排强度目标提供另外一个切实可行的解决办法和技术方案。

        蜜蜂所建筑的蜂巢具有以最少的蜂蜡获得最大空间和最佳受力的能力。而蜂窝结构技术源于仿生学,具有以最少的材料实现最大的抗压和抗弯的特点,它最早应用于航空航天领域。与实体材料相比,蜂窝结构所使用的有效材料一般只有3%-5%左右,其余90%以上的空间均为空隙,因此,它的应用可以大幅度减少实体材料的使用量,达到资源节约的目的。而荷力胜蜂窝材料是一种以最为廉价的纤维材料——再生纸为原料(在已知的结构材料中,再生纸是最为廉价的),仿照蜂巢结构研发和生产的轻质、高强的纸基结构复合材料。它除具有蜂窝结构强度高、质量轻和用料省的优点外,还兼有价格低廉和可以完全再生循环利用的特点,是一种理想的资源节约型和环境友好型新材料,可以说荷力胜蜂窝材料除具备技术上的可行性外,还具备了价廉物美的优点,为其在一般工业领域中的应用提供了经济性的解决方案。

        荷力胜蜂窝材料的原料是以纸基纤维为基础的再生瓦楞纸,其初始原料来源于森林产品,因此,分析和理解荷力胜蜂窝材料的碳足迹就显得非常重要。尽管纸制品是一种公认的绿色环保材料,但如果纸蜂窝材料本身的碳排放很大,以它来替代现有的实体材料就不是一个很好的选择。依据欧洲造纸工业协会以及欧洲纸板和纸箱工业协会制定的碳足迹分析和计算方法:在荷力胜蜂窝材料的生命周期,尽管其在生产过程中有一定的二氧化碳排放,但由于其固碳的作用,以及在其循环再生过程中减少的温室气体排放量,每生产和使用一吨荷力胜蜂窝材料所导致的碳减排当量大约为9.35吨。同时,由于荷力胜蜂窝材料具备了碳存储的功能,可以被归结为一种存储二氧化碳的方式和手段,再通过对荷力胜产品废弃物的完全再生循环利用,其中的固碳将被永久锁定,而无法释放到大气中,实现碳减排的目的。

        蜂窝结构材料是以满足材料的使用功能为前提,在满足材料的使用要求的条件下,实现材料的最优化使用。它既不需要过多的材料来实现其价值(过量化意味着浪费),也不可以过少的材料实现其使用功能(欠量化意味着不能实现其使用价值),而有效使用的含义则意味着不多不少,恰到好处地实现材料的最高效利用。

        由于推广和应用荷力胜蜂窝材料本身就可以达到“节材减碳”的目的,应用越广泛,减少的碳排放就越多,经济和社会效益就越大。在应用领域,荷力胜蜂窝材料可以广泛用于“以纸代塑”包装材料,是海尔集团实施“环保包装革新计划”的优选材料。在包装行业的产业化推广和应用,不仅大幅度减少了污染环境的EPS白色泡沫的排放量,还可以同时减少二氧化碳的排放。在“节材代木”方面,每一吨荷力胜蜂窝材料可以替代大约40立方米木材的用量,不仅节约了宝贵的木材资源,降低产品成本,改善产品性能,也可以节材减碳。在汽车制造领域,荷力胜蜂窝材料已经被奔驰、奥迪、大众等品牌汽车所采用,减轻了乘用车的重量,提高了燃油的能效,减少了碳排放,如能广泛推广和应用,在减少油耗的同时,实现大幅度二氧化碳减排。在建筑领域,荷力胜蜂窝材料可以制成轻质建材,隔热保温,减少传统建筑材料的重量,进而,增加建筑面积,减轻建筑物整体重量,达到“节材减排”的目的。

        通过推广和应用荷力胜蜂窝材料,改变现有实体材料的使用方式,其带来的经济和社会效益是巨大的。依保守估计,如果荷力胜材料能够得到小规模应用,每年可以减少的二氧化碳排放量大约在8000-9000万吨(大约是2009年全国风电装机量碳减排的三倍多);如果应用的规模进一步扩大,碳排放量的减少可以提高到1.6-2亿吨(大约是2009年全世界风电装机量碳减排的总量),相当于我国总体碳排放量减少3%左右。如果我国能够在蜂窝技术方面加大投入并积极支持低碳材料创新,让绿色革命与蜂窝革命并举,我国应该可以另辟蹊径,独树一帜,在低碳经济和气候友好技术方面引领世界绿色革命的浪潮。显然,通过节约材料,提高材料的使用效率和研发新型蜂窝低碳材料,以及结合正在推行的节约能源,提高能效和发展新能源的战略,我国是可以更加有效地控制碳排放量,更快地降低碳排放强度,实现“节能减排、节材减碳”的战略目标。

 

荷力胜蜂窝材料集团

王文明博士

 

广州荷力胜蜂窝材料股份有限公司
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