Utvecklad livscykelanalys för grönare kolfiberkompositer

Kolfiberkompositer är ett lätt och starkt material, som till exempel kan minska bränsleförbrukningen om det ersätter tyngre material i fordon. Det är dessvärre mycket energikrävande att tillverka. I sin doktorsavhandling har Frida Hermansson använt och utvecklat livscykelanalys för att studera miljöpåverkan från framtida produktion och återvinning av kolfiberkompositer.

Frida Hermansson

Kolfiberkompositer är ett lätt och starkt material, och kan avsevärt minska bränsleförbrukningen för till exempel fordon om det ersätter tyngre material som stål eller aluminium. Dessvärre är det väldigt energiintensivt att tillverka, vilket gör att det kan leda till en miljöförsämring ur ett livscykelperspektiv. Detta innebär att materialutvecklarna står inför utmaningen att minska miljöpåverkan från kolfiberkompositen så att vi fullt ut ska dra nytta av den minskade bränsleförbrukningen. Detta kan innebära olika tänkbara utvecklingar av tillverkningen, men också att återvinna kolfibrer från kompositer så dessa kan användas i nya applikationer.

I sin avhandling har Frida Hermansson använt och utvecklat livscykelanalys för att kvantifiera miljöpåverkan från framtida produktion och återvinning av kolfiberkompositer. Detta har inneburit att både utvärdera olika tänkbara teknikutvecklingssprång för att identifiera det mest lovande när det handlar om att minska miljöpåverkan. Det innebär också att utveckla prospektiv – alltså framtidsorienterad – livscykelanalys som beslutsstöd.

Vilka utmaningar fokuserar du på i din forskning?

 En av de största utmaningarna när det kommer till prospektiv livscykelanalys är tillgång till data; utan bra tillverknings data är det svårt att ge bra råd. En del av min forskning har varit att utveckla metoder för att överkomma detta.

Jag har också fokuserat mycket på allokering i prospektiva studier. Allokering är fördelning av miljöpåverkan mellan produkter (om flera produceras i samma system) eller livscykler (vid återvinning). Utmaningen som finns är att allokeringsmetoderna ofta är beroende på input från framtida marknader, såsom kostnad och efterfrågan, eller tex marknadsmättnad. Det är supersvårt att förutse, och innebär att många allokeringsmetoder kommer med en stor osäkerhet. Utmaningen är att först identifiera den allokeringsmetod som hjälper till att svara på forskningsfrågan, för att sen utvärdera dess känslighet för förändringar i det omgivande systemet och hur detta kan påverka resultatet.

Med din forskning, hur försöker du bidra till att lösa detta?

Genom att kvantifiera miljöpåverkan för kolfiberkompositer idag och den troliga miljöpåverkan om man implementerar olika teknikutvecklingar så kan teknikutvecklare få stöd i att identifiera den mest lovande vägen för att minska miljöpåverkan.

Vilka är de viktigaste resultaten?

Jag har utvecklat allokeringsmetoder för återvinning som fångar kompositers egenskaper. Kompositer består ju av polymer och fiber, och i en effektiv återvinning av separeras dessa från varandra. Detta är något som de vanligaste allokeringsmetoderna inte fångar upp. Detta kan innebära att viktiga egenskaper såsom olika kvalitetsförändringar hos polymeren och fibern inte fångas upp i studierna, vilket kan generera skeva resultat.

Vad hoppas du att din forskning ska leda till?

Jag hoppas att min forskning ska hjälpa materialutvecklare se fördelarna med att tidigt inkludera livscykelanalys i deras utvecklingsarbete, eftersom åtgärder gjorda i de tidiga utvecklingsskedena ofta är enklare och får större genomslag än senare. Jag hoppas också att det leder till att de som jobbar med prospektiv LCA ska kunna få ett stöd kring hur valet av allokering i prospektiva studier påverkar resultatet, så de tänker ett extra varv kring detta. I slutändan skulle detta leda till mer robusta och korrekta stöd till beslutsfattarna.

 

Läs avhandlingen: Advancing prospective life cycle assessment - Experiences from guiding carbon fibre composite development

Disputation: 31 januari 2024 kl 13.15, se länk ovan.

Frida Hermansson
Magdalena Svanström
  • Professor, Environmental Systems Analysis, Teknikens ekonomi och organisation