亚麻、大麻、洋麻和黄麻等生物基材料正在重塑汽车生产的可持续性。这些天然纤维为从仪表板到电动汽车电池等多种汽车部件提供了耐用、轻便的替代品，为更环保、更具成本效益的汽车生产铺平了道路。

关于汽车行业可持续发展的讨论不可避免地聚焦于电气化和零排放出行的追求上。然而，汽车制造商和供应商可以通过其他方式引入可持续解决方案。许多解决方案都已成熟，但有一种解决方案在主流汽车制造业中引起了越来越大的兴趣：使用生物基材料。

汽车制造商和供应商正在探索使用基于天然纤维的塑料、碳纤维和玻璃纤维作为替代品的潜力，以及用于密封件、软管、轮胎甚至电动汽车电池的塑料和橡胶中的可持续成分。

天然纤维的优势及其在汽车行业的应用

天然纤维在汽车应用中的使用通常包括由亚麻、大麻、洋麻和黄麻制成的纱线——这些耐用和快速生长的植物可以生产出多功能、坚固和可持续的纤维。

雷诺的新型电动车Scenic E-Tech 仪表板整流罩采用43%生物来源的洋麻，方向盘套则采用51%生物来源，其中包括由蓖麻油制成的PVC和棉纬纱。

大众正在探索天然乳胶和黄麻的使用，丰田正在探索用洋麻纤维制造一种新的聚氨酯复合材料，用于车门装饰。

20年前，福特在生物基材料领域名声大噪，他使用了大豆泡沫、大麻、龙舌兰纤维（Jose Cuervo提供的龙舌兰酒生产废料）和用过的咖啡颗粒。

福特汽车公司可持续发展技术研究员Debbie Mielewski说：“使用生物基材料代替石油基材料有很多好处。”Mielewski于2001年在福特研究所启动了生物基材料项目，开创了大豆基泡沫材料的先河，这种材料现在被用于福特在北美生产的所有车辆。

Mielewski说：“用于增强聚合物的天然纤维等生物基材料对环境的影响显著降低，因为植物在生长过程中会吸收二氧化碳，并将其封存在汽车部件中。”“他们减少了高达30%的复合材料重量。

“此外，成型零件所需的能量更少，降低了成本。事实上，我们在过去20年中实施的每一种生物基材料都降低了成本。它们也是可再生的，而且由于它们通常是农业的副产品，它们也为农民提供了急需的收入。”

天然纤维也比玻璃纤维更适合回收，她补充说，并指出天然纤维的性能在回收过程中不会退化。

赛车运动成为可持续发展的竞争路线

赛车运动是汽车行业不断寻求可持续发展机会的一个领域。长期以来，它被视为汽车创新的温床，以及产品耐用性的理想试验台。瑞士天然纤维公司Bcomp一直在与宝马合作，为宝马的赛车开发生物基材料，合作伙伴关系始于宝马的iFE.20电动方程式赛车的亚麻纤维增强冷却轴。

尽管宝马已经退出电动方程式锦标赛，但参加英国 GT 锦标赛、德国房车大师赛和印第安纳波利斯 8 小时耐力赛等赛事的 BMW M4 GT4 是所有系列 GT 赛车中目前拥有天然纤维复合材料部件最多的车型。宝马在其DTM旅行车的几乎所有碳纤维部件上都使用了Bcomp亚麻解决方案，包括仪表板和中控台，以及包括前分流器、后翼子板、车门、行李箱和发动机罩在内的车身部件。

Bcomp生产亚麻基热塑性塑料和技术织物，用于内饰和外饰部件，并声称，使用其热塑性加强筋（powerRibs）制成的内饰板的重量可以减轻到同等塑料部件的一半，同时减少70%的塑料使用量。Bcomp的首席增长官perm rtensson解释说，该解决方案与高速生产线兼容，生产成本较低，并降低了最终用户的油耗。

加速能源效率的唯一途径是减少汽车制造的使用材料——生物基材料与汽车轻量化

赛车运动为Bcomp提供了进入主流汽车的机会。“我们需要一个平台，向OEMs展示我们的产品和能力，”M rtensson说。

“我们有一种高性能材料，可以取代薄壁复合材料，通常是赛车的车顶、引擎盖和门板。这使我们能够证明我们可以提供高品质的汽车材料。”

此后，Bcomp获得了其第一份合同，为全新的沃尔沃EX30的仪表板和车门装饰提供了ampliTex天然纤维复合材料。他还提到北极星对推广Bcomp的天然纤维汽车内饰解决方案的兴趣。

M rtensson说：“在我们的即插即用内饰解决方案中，我们提供天然纤维圆形材料解决方案，重点是外观奇特的装饰性表面，这些表面有助于部件的刚度和结构，并具有额外的轻量化优势。”

“可持续发展的一个优先事项是在汽车中使用尽可能少的材料。我们称之为非物质化，这是提高能源效率的唯一方法，”他解释道。“提高汽车效率的方法有很多，但减轻重量是至关重要的。”

碳纤维是一种引人注目的材料，用来突出价值和性能，但Mårtensson认为，Bc omp可以与天然纤维达到同样的效果。“碳纤维是一种令人惊叹的材料，但它的价格昂贵，尤其是在其好处没有充分发挥作用的情况下。如果你需要的是刚度，而不是强度，我们有一种材料正好可以做到这一点，而且具有非常低的生态足迹，”他解释道。我们可以提供与碳纤维同等的性能、重量和刚度，但可减少高达85%的二氧化碳排放量，同时仍使用相同的环氧树脂。"

他说，亚麻是车身部件和高性能复合材料结构的理想选择。“您可以将亚麻与热固性材料结合在一起，通常是用于玻璃纤维和碳纤维外饰部件以及小批量装饰部件的环氧树脂。对于大批量的汽车内饰，它可以与热塑性塑料相结合，提供可回收性和低二氧化碳排放量。

“然而，我们专注于单材料的解决方案，其中整个结构是相同的材料，包括附着点、承载表面的基材和表面材料本身。”他解释说，以这种方式生产的部件可以被碾碎并在注塑成型中重复使用，从而有利于回收利用。

对于汽车内饰，压缩成型的天然纤维可以取代注塑成型的塑料，Mårtensson说。“后备箱、通道或控制台中的注塑件采用我们的power rib天然纤维饰件，重量最多可减轻一半。”

并且通过使用压缩模塑，可以一次在背面添加固定件，以将部件作为单件生产，而不需要额外的覆盖物。“压缩成型是一个更有效的过程，增加价值。”为了支持客户建立注塑成型，Bcomp正在开发解决方案，将其材料集成到注塑成型应用中。

他说：“我们有一种用于装饰部件的高性能材料，它可以减轻重量和减少塑料，看起来非常漂亮，且仍然是可持续的。”他总结道。“您可以通过减轻重量并用圆形材料取代聚合物来实现非物质化，而不是仅仅专注于从汽车上完全切割材料。但首先要让汽车变得更轻、更高效。这一切都与非物质化有关，”他总结道。

电池负极材料石墨的可持续替代品

斯道拉恩索（Stora Enso）的历史可以追溯到14世纪，它在林业、造纸和纸浆领域有着悠久的历史，现在又在可再生材料领域看到了他们的未来。

斯道拉恩索生物材料业务部负责人Juuso Konttinen表示:"目前许多由化石资源制成的材料都可以用树木来制造。

木材有三种主要成分：纤维素、半纤维素和木质素。斯道拉恩索开发了一种基于木质素的解决方案，可用于电动汽车电池。“Lignode是我们从木质素中制造的硬碳的品牌名称，它可以用来取代石墨作为锂离子电池和新兴的钠离子电池空间中的负极材料，”Kontinen解释说。

木质素占一棵树的30%——它是一种粘合剂，赋予树刚度，保护树不腐烂。“除了纤维素，木质素是世界上最大的可再生碳源之一。它富含碳，具有良好的能量密度。”

作为石墨的可持续替代品，斯道拉恩索已经获得了几个开发合同，包括Polestar的Zero项目，以及电池和电池制造商Northvolt，以及其他尚未公布的合同。

中国控制着几乎所有的石墨，其最近限制石墨出口的决定进一步凸显了全球汽车行业在这一重要电池材料方面的脆弱性。这也提升了一家公司开发石墨可持续替代品的前景。考虑到体积：通常情况下，电动汽车电池每千瓦时需要1公斤石墨，而且很难回收。因此，汽车制造商和电池公司对替代品持开放态度，尤其是树上生长的替代品。“我们的产品和价值主张引起共鸣所以，我们可以找个合适的场景来讨论这件事，”孔蒂宁说。

Lignode的属性也可以应用到其他地方。“最先进的应用之一是作为粘合剂，可用于苯酚-甲醛的可持续替代品，以降低毒性和改善产品的碳足迹。从长远来看，我们预计木质素将被用于在沥青中引入的可再生成分。”

全新材料类别

另一家利用树木特性的公司是芬欧汇川生物化学公司（UPM Biochemicals）。与斯道拉恩索一样，芬欧汇川也起步于造纸和纸浆行业，目前专注于开发新型可持续性木质材料。与斯道拉恩索一样，芬欧汇川生物化学公司也利用木质素生产可再生功能性填料（RFF），并将纤维素用于生物基单乙二醇和单丙二醇，芬欧汇川生物化学公司负责RFF业务的Florian Diehl解释说。“石化来源，特别是原油，占化学工业原料的95%。我们为功能性填料提供可再生的、以木材为基础的解决方案。”

化工行业在聚合物、粘合剂、涂料、塑料、橡胶和复合材料等配方中添加大量功能性填料，以赋予其功能特性并增强其特性或性能。通常，这种填料包括滑石粉、粘土、玻璃微球、二氧化硅和硅酸盐以及炭黑。

与橡胶和塑料行业中使用的许多功能性填料相比，Diehl指出，芬欧汇川的可再生功能性填料是一种可持续的替代品，提供同等甚至更高的性能和更低的密度。“例如，我们可以提供密度比滑石粉低50%的聚丙烯，”Diehl说。"用RFF替代滑石粉，最终的塑料部件就轻多了。"

从2024年起，芬欧汇川将在德国Leuna新建的生物精炼厂生产可再生功能性填料。RFF是一个全新的材料类别，提供了一个独特的属性，并且是零碳的，Diehl指出。

“它可以用于汽车的每一个塑料部件，也可以用于所有的橡胶部件，如门密封条、软管，甚至轮胎。”

他解释说，一个标准的橡胶配方至少由十种不同的成分组成，包括橡胶、填料和油。“我们的核心竞争力是提供可供使用的可再生材料。”

Diehl说，汽车行业的目标是脱碳，但就其本质而言，材料行业不能完全脱碳。“这就是为什么我们正在寻求使用可再生碳来去除化石材料的原因。”

生物基材料将无处不在

作为生物材料的支持者，Mielewski只提到了在制造中使用生物材料的好处。“我们发现，天然纤维复合材料可以满足汽车应用的强大性能和耐用性，并且不打折扣。与玻璃纤维或滑石粉复合材料相比，它们通常在较低的注塑温度下加工，从而节省能源。此外，某些复合材料被发现具有增强的性能。”

尽管承认汽车行业抵制变革和感知风险，Mielewski仍然看好生物基材料在汽车的前景。她说：“在过去的20多年里，我们对天然材料的理解是，它们可以在轻量化方面提供显著的好处。”“它们在加工过程中使用更少的能源，并提高材料性能，同时减少对地球的影响。虽然这个转变一直比较缓慢，但我相信在未来这些材料将会无处不在。”

来源：Ams

注：文中观点仅供分享交流，不代表本公众号立场，转载请注明出处，如涉及版权等问题，请您告知，我们将及时处理！