Transport powietrzny i spalane na jego potrzeby paliwa kopalne to spory problem ekologiczny. Sama produkcja i utylizacja samolotów odbywa się ogromnym kosztem środowiskowym. Jest jednak bardzo mało prawdopodobne, że w trosce o środowisko zrezygnujemy z podniebnych podróży. Musimy zatem pracować nad zminimalizowaniem ich śladu ekologicznego. Powinniśmy zacząć budować i napędzać samoloty w dużo bardziej zrównoważony sposób. Co by było, gdyby takie maszyny latały na biopaliwo z konopi? Gdyby wręcz zbudować je z konopi? Brzmi jak marzenie. Z tym, że tym razem ma szansę się ziścić – pierwszy na świecie, prototypowy, kilkuosobowy samolot z konopi, zaprojektowany przez kanadyjską firmę Hempearth, przy sprzyjających warunkach finansowych, niedługo może odbyć swój pierwszy, testowy lot.

Samolot z konopi, czyli wyśmiana koncepcja z ogromnym potencjałem

Pomysłodawca i właściciel kanadyjskiej firmy, Derek Kesek, podobno został wyśmiany, kiedy kilka lat temu po raz pierwszy opowiadał o swojej koncepcji [1]. Nikt chyba do końca nie wierzył, że samolot z konopi rzeczywiście da się zbudować. Mimo to, firma Hempearth zajmująca się na co dzień m.in. produkcją konopnego plastiku, nad prototypem pracuje już 5 lat – i, mimo przeszkód finansowych, nie poddaje się.

Sam pomysł wydaje się rewolucyjny. W końcu konopie przemysłowe przez wielu entuzjastów okrzyknięte zostały surowcem XXI wieku. Nic dziwnego, ich zastosowania są niezliczone. Wykorzystanie włókien konopnych w elementach konstrukcji maszyn to tylko jedno – nie takie z resztą nowe – z nich. Komponentowe elementy maszyn z dodatkiem konopi mogą mieć takie same (jeśli nie lepsze) parametry co ich tradycyjne odpowiedniki, są natomiast dużo bardziej ekologiczne [2]. Co dopiero zatem cały samolot z konopi, dodatkowo napędzany biopaliwem konopnym. Tylko czy to da się zrobić?

Konopie doskonale sprawdzają się w przemyśle samochodowym

Pierwsze, co się nasuwa na myśl o konopiach, to liny żeglarskie, zdrowa żywność, prozdrowotne oleje, ewentualnie naturalne budownictwo albo śmieszne skarpetki. W każdym razie – raczej nie samoloty. Okazuje się jednak, że włókna konopne nadają się wręcz idealnie do budowania wytrzymałych konstrukcji.

Konopie mogą być bowiem z powodzeniem wykorzystywane np. jako komponent FRP (ang. Fiber Reinforced Polymer), czyli polimerów zbrojonych włóknami. Materiał taki to nic innego jak tworzywo sztuczne wzmacniane włóknami konopnymi. Jest on coraz częściej stosowany jako alternatywa dla polimerów z włóknami szklanymi, szczególnie w przemyśle samochodowym [3]. Dlaczego?

Kompozyty z naturalnych włókien mogą być o 25–30% mocniejsze niż włókno szklane i mogą zapewniać tę samą wydajność przy niższej masie [3]. Dodatek włókien konopnych poprawia o kilkanaście procent wytrzymałość materiału na rozciąganie, a także wytrzymałość na zginanie (nawet o 30-35%) [4]. To jednak nie wszystko – w częściach samochodowych kompozyty wykonane z włókien konopnych zmniejszają masę elementu i mogą obniżyć całkowitą energię zużywaną na jego produkcję o 80% [3]. Co więcej, materiały kompozytowe z włóknem konopnym zapewniają także większy komfort użytkownikom/pasażerom. Bardzo dobrze absorbują one dźwięki [3], dzięki czemu wewnątrz maszyny jest dużo ciszej.

Dlaczego zatem nie w samolotach?

Jeśli konopie sprawdzają się w przemyśle samochodowym, to dlaczego nie w lotniczym? Samoloty wykonane są zazwyczaj z różnorodnych stopów metali oraz materiałów kompozytowych zbrojonych właśnie włóknami szklanymi. Nic nie stoi zatem na przeszkodzie, żeby zamienić je na włókna naturalne. Samolot z konopi, z opisanych wyżej względów, ma sporą przewagę w kwestii wytrzymałości. Przewaga ta nie dotyczy jednak tylko włókna szklanego – niektórzy twierdzą, że włókna konopne są kilkukrotnie mocniejsze nawet od stali [5].

Sama konstrukcja kadłuba nie jest jedynym, co pozwala tej podniebnej sensacji określać się mianem “samolotu z konopi”. Z konopi zbudowane mają być tam bowiem też skrzydła, a nawet obicia foteli i poduszki. Cały samolot planowo składać się ma w ok. 75% z tej niesamowitej rośliny [1]. W przeciwieństwie do włókien szklanych w konstrukcji, czy nawet bawełny w wyposażeniu, konopie postrzegane są jako rozwiązanie szczególnie pożądane w obliczu rosnących zagrożeń środowiskowych.

Samolot z konopi to większa odpowiedzialność środowiskowa

Bardzo wysoka “zawartość” naturalnych włókien wśród elementów wyposażenia i konstrukcji takiego samolotu sprawia, że dużo mniejszym obciążeniem dla środowiska byłaby jego utylizacja. Konopie, w przeciwieństwie do wielu materiałów wykorzystywanych powszechnie w lotnictwie, nie są toksyczne.

Sama produkcja włókien konopnych jest bardziej ekonomiczna i ekologiczna niż np. produkcja włókien szklanych. Po pierwsze, uprawa roślin zależy głównie od energii słonecznej (darmowej, nieemisyjnej). Z kolei produkcja szkła i włókna szklanego są procesami energochłonnymi, zależnymi głównie od paliw kopalnych. Jest to proces, który wymaga 5-10 razy więcej energii nieodnawialnej niż produkcja włókna naturalnego [3].

To jednak nie wszystko. Samolot z konopi ma być bowiem napędzany biopaliwem, oczywiście, konopnym. O ile w kwestii samych emisji nie robi to znaczącej różnicy, tak już produkcja takiego biopaliwa jest dużo bardziej odpowiedzialna środowiskowo, niż wydobycie ropy. Mniejsza waga samolotu z konopi niż tradycyjnego oznacza też, że mniej paliwa jest niezbędne do wzbicia się maszyny w powietrze.

Wszystko wskazuje zatem na to, że samolot z konopi może być dużo bardziej zrównoważoną alternatywą w lotnictwie. Jeśli, oczywiście, uda się doprowadzić prace konstrukcyjne do końca.

Źródła:

• [1] Carter M., 2014: World’s First Plane Made Out of Hemp Flies High Next Year. Inhabitat: https://inhabitat.com/worlds-first-plane-made-out-of-hemp-flies-high-next-year/ [dostęp 09.03.2020].
• [2] Scarponi C., 2015: Hemp fiber composites for the design of a Naca cowling for ultra-light aviation. Composites Part B: Engineering, 81, 53–63.
• [3] FlexForm Technologies: Natural Fiber Composites a substitute for glass fiber?: http://www.naturalfibersforautomotive.com/?p=20 [dostęp 09.03.2020].
• [4] Shah N., Fehrenbach J., Ulven C.A., 2019: Hybridization of Hemp Fiber and Recycled-Carbon Fiber in Polypropylene Composites. Sustainability, 11.
• [5] Nestle E., 2019: Plane made of hemp – sensation, revolution, hallucination? WingMag Aviation Magazine: https://wingmag.com/en/plane-made-of-hemp-sensation-revolution-hallucination [dostęp 09.03.2020].

Emilia Obluska

Jestem absolwentką SGGW, Wydziału Nauk o Zwierzętach, oraz UW, Artes Liberales. Pasjonuje mnie zgłębianie wiedzy o złożonych zależnościach między organizmami, społecznościami i systemami na świecie. Interesuję się prawami zwierząt, ochroną bioróżnorodności i innowacjami technologicznymi, które pomagają nam radzić sobie z konsekwencjami ludzkiej ekspansji na Ziemi.

Jeśli podoba Ci się treść na blogu, możesz podziękować za moją pracę stawiając mi wirtualną kawę: