اليابان تتطلع لاستخدام لب الخشب في صناعة السيارات

دفع تهافت شركات السيارات العالمية على تصنيع سيارات أخف وزناً بعض شركات صناعة مكونات السيارات في اليابان للتفكير في استخدام الخشب باعتباره بديلاً من الصلب.
وأوضح باحثون يابانيون وشركات لتصنيع أجزاء السيارات أن مادة مشتقة من لب الخشب يبلغ وزنها خُمس وزن الصلب، ويمكن أن تزيد متانتها خمس مرات على متانته.
وأشاروا إلى أن المادة المعروفة باسم «ألياف السليولوز الدقيقة» (النانوية) قد تصبح بديلاً عملياً من الصلب في العقود المقبلة، على رغم أنها تواجه منافسة من مواد كربونية، ومازال الطريق طويلاً قبل إمكان استخدامها على المستوى التجاري.
وسيكون خفض وزن السيارة عاملاً جوهرياً في سعي شركات صناعة السيارات لتوسيع نطاق استخدام السيارات الكهربائية. فالبطاريات مكون أساسي، لكنه باهظ الكلفة في تلك السيارات، لذلك فإن خفض وزن السيارة سيؤدي إلى تقليل البطاريات التي تحتاج إليها بما يخفض التكاليف.
ويعمل الباحثون في جامعة «كيوتو» وشركات كبرى موردة لمكونات السيارات، مثل «دينسو كورب»، أكبر الشركات الموردة لشركة «تويوتا»، وشركة «دايكيو نيشيكاوا» باستخدام لدائن بلاستيكية مدمجة مع ألياف السليولوز الدقيقة، من خلال تفتيت ألياف لب الخشب لمئات الأجزاء من المايكرون الذي يمثل جزءاً من ألف جزء من الملليمتر.
واستخدمت ألياف السليولوز الدقيقة في مجموعة مختلفة من المنتجات، بدءاً من الحبر إلى المعروضات الشفافة. غير أن احتمال استخدامها في السيارات أصبح ممكناً من خلال «عملية كيوتو» التي تخلط فيها ألياف خشبية معالجة كيماوياً باللدائن مع تفتيتها في الوقت ذاته إلى ألياف دقيقة، الأمر الذي يخفض تكلفة الإنتاج بمقدار الخمس عن العمليات الأخرى.
وقال البروفسور هيرواكي يانو من جامعة كيوتو في مقابلة «هذا هو أقل تطبيقات ألياف السليولوز الدقيقة كلفة وأعلاها أداء، ولهذا السبب فنحن نركز على استخدامه في أجزاء السيارات والطائرات». وتعمل الجامعة مع شركات توريد مكونات السيارات حالياً على تطوير نموذج أولي لسيارة باستخدام مكونات أساسها ألياف السليولوز الدقيقة على أن يكتمل النموذج العام 2020.
وقال الناطق باسم شركة «دايكيو نيشيكاوا» يوكيهيكو ايشينو، التي تتعامل مع شركتي «تويوتا» و«مازدا»: «نستخدم اللدائن باعتبارها بديلاً من الصلب، ونأمل أن توسع ألياف السليولوز الدقيقة نطاق الإمكانات لتحقيق هذا الهدف».
وتستخدم شركات صناعة السيارات بدائل أخرى خفيفة الوزن، إذ تستخدم «بي إم دبليو بولمرات» معززة بألياف الكربون في سيارتها الكهربائية «آي 3» وفي سياراتها من الفئة السابعة.
ومن أكثر المواد استخداماً أيضا سبائك الصلب عالي المقاومة والألومينيوم، لأنها أرخص وقابلة لإعادة تدويرها. وقال البروفسور يانو، إنه «استلهم فكرة البحث من صورة لطائرة الشحن سبروس جوس (أي الوزة الأنيقة) التي صنعها البليونير الأميركي هاوارد هيوز من الخشب بالكامل تقريباً العام 1947». وكانت في ذلك الوقت أكبر طائرة في العالم.
وتبلغ تكلفة إنتاج الكيلوغرام الواحد من ألياف السليولوز الدقيقة تجارياً حوالى ألف ين (تسعة دولارات). ويهدف يانو إلى خفض التكلفة إلى النصف بحلول العام 2030، ويقول إن «ذلك سيجعل هذه المادة منتجاً له جدواه الاقتصادية». وتبلغ تكلفة إنتاج الكيلوغرام الواحد من سبائك الصلب عالي المقاومة والألومينيوم حوالى دولارين في الوقت الحالي.
ويتوقع خبراء الصناعة أن ينخفض سعر ألياف الكربون إلى حوالى عشرة دولارات للكيلوغرام بحلول العام 2025. وذكر محللون أن سبائك الصلب عالي المقاومة والألومينيوم ستظل أكبر البدائل شيوعاً لسنوات، نظراً إلى أن شركات صناعة مكونات السيارات ستحتاج إلى تغيير خطوط الإنتاج والتوصل إلى سبل لتثبيت المواد الجديدة مثل ألياف السليولوز الدقيقة في أجزاء السيارات.