一個由政府科學家組成的小團隊正在尋找減少交通運輸部門溫室氣體排放的方法，其中一名成員表示他們經歷了一個“天哪”的時刻。他們最近在一篇被埋在圖書館裡一個多世紀的研究論文中偶然發現了一個潛在的突破。
這篇論文描述了一種可用於製造碳纖維的替代化學方法，碳纖維是一種比鋼鐵更輕的材料，正開始用於製造汽車車身。這項一個世紀前的發現揭示了一種更便宜的碳纖維製造方法，該方法使用來自農業廢棄物的糖（如玉米秸稈和小麥秸稈），而不是石油和天然氣衍生物。
科羅拉多州博爾德市國家可再生能源實驗室 (NREL) 的化學工程師埃裡克·卡普回憶說：“我們當時就想，‘天哪’，這正是我們所需要的。”
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卡普稱之為“略作修改”之後，這篇由約翰霍普金斯大學兩位教授於 1916 年為《美國化學學會雜誌》撰寫的論文中的化學方法，擊敗了 NREL 五人研究小組考察的其他五種方法。他們使用這種被遺忘的技術製造了一小批碳纖維。
現在，由嘉吉公司、福特汽車公司和英國催化劑製造商莊信萬豐組成的企業聯盟正在與 NREL 合作擴大該工藝的規模。他們想看看由此產生的碳纖維複合材料是否能與目前在新車車身、客機和皮卡中引入的堅固、類似塑膠的材料相媲美。
NREL 研究團隊的另一位成員格雷格·貝克漢姆表示，找到這種植物基工藝的“有趣之處”在於，它避免了有毒副產品、使用昂貴催化劑以及世界石油和天然氣價格不可預測的波動等危害。
NREL 工藝使用工程細菌來刺激發酵，從而產生一種纖維，該纖維在編織、用樹脂處理和加熱後，可以模製成各種形狀的零件，用於減輕車輛重量。卡普解釋說，這就是對溫室氣體排放的潛在影響最大的地方。
他說：“想想看，汽車如果擁有你可能獲得的燃油效率，能行駛多遠。” “如果採用現有的發動機技術，普通汽車的油耗可以達到每加侖 60 英里。”
基本原理似乎很簡單。燃油效率隨著重量的降低而提高。但多年來，碳纖維的應用因其高昂的價格而受到限制——它每磅的價格遠高於鋁和鋼鐵。它的首次應用是在太空衛星和噴氣式戰鬥機上，在這些領域，輕便性備受推崇，而材料價格則是不重要的因素。
2009 年，波音公司推出了 787 夢想客機，這是一款客機，其機身材料約 50% 由碳纖維和其他輕質複合材料組成，波音公司表示。據這家飛機制造商稱，這減少了維護、降低了金屬疲勞並降低了 20% 的燃料成本。
此後，汽車製造商開始使用碳纖維來減輕跑車的重量，此舉使這些價格昂貴的車輛加速更快。蘭博基尼、寶馬、梅賽德斯-賓士和法拉利都有包含碳纖維車身部件的車型。
為了不甘示弱，福特推出了一款 GT“碳纖維系列”跑車，其中包含的輕質材料比其之前的任何產品都多。該車型甚至包括一條沿著汽車中心延伸的裸露碳纖維條，以便買家可以看到他們所支付的費用。
通用汽車公司更進一步，在其頂級 Sierra Denali 皮卡中使用了碳纖維部件。預計明年推出的“CarbonPro”擁有碳纖維卡車車廂，這一改變使卡車重量減輕了 62 磅。
在皮卡的世界裡，吸引大多數顧客進入展廳的是堅固性，而不是加速性。“在 GMC 皮卡 116 年的製造歷史中，我們行業首創的碳纖維車廂是我們製造過的最堅固的皮卡車廂，”GMC 全球副總裁鄧肯·奧爾德雷德在宣佈新車型時指出。
科羅拉多州巴索爾特落基山研究所的能源效率大師兼聯合創始人阿莫里·洛文斯認為，這僅僅是開始。他在 1991 年提出了“超跑”的概念，這是一款概念電動汽車。它有一個碳纖維車身，向製造商展示瞭如何消除傳統汽車三分之二的重量。
據洛文斯稱，至少有七家主要的汽車製造商此後與碳纖維製造商建立了聯盟，並且處於“輕量化”的不同階段。他說，如果碳纖維的價格下降，可能會出現對碳纖維的“蜂擁而至”。
他解釋說，到目前為止，它一直是一種時尚的“小眾產品”，並指出碳纖維的價格已經從兩年前的每磅 8 美元左右降至略高於 5 美元。這應該會增加需求。
減重有助於改善電動汽車的經濟性，因為它減少了對大型、重型電池的需求。“這有助於支付碳纖維的成本，”洛文斯說。
“這比表面看起來更具革命性，”他補充說，並解釋說，鋼鐵仍然很便宜，但其成本的 85% 來自於將零件加工成正確的形狀。另一方面，碳纖維複合材料可以以一種精確的方式製造，他說這種方式類似於 3D 列印。
與此同時，中國和印度的汽車製造商對輕量化越來越感興趣。
“他們希望成為首批採用者，他們的雄心壯志非常高，”洛文斯說。如果 NREL 的工藝使碳纖維更便宜，“這意味著對汽車、石油和鋼鐵行業的威脅將大大加速和擴大。”
經 E&E 新聞許可，轉載自 Climatewire。E&E 在 www.eenews.net 上提供有關重要能源和環境新聞的每日報道。