新知 | 风机退役高峰将来临，这种叶片可制作成小熊软糖
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环球零碳
碳中和领域的《新青年》
撰文 | Sueyl
编辑 | 郭郭
→这是《环球零碳》的第325篇原创
风力发电是一种日益发展的可再生能源形式，全球风机的装机容量也与日俱增。
在大力发展风力发电的同时，风机的叶片也显现出增加的趋势。更大的风机叶片效率更高，因此公司不断制造越来越大的叶片。
然而，如何处置废弃的风机叶片是一个风能行业头疼的问题。“风电核心设备的设计寿命通常为20~25年，经过十多年的规模化开发，到2025年左右，我国早期安装的风电叶片将陆续进入退役期。”中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩表示。
目前陆上风机叶片长度接近200米，重量达到数十吨。通常它们是由玻璃纤维制成的——一种很难分解的材料。叶片制造材料因制造商而异，通常80%～90%是复合材料，七成又由增强纤维组成，主要是玻璃纤维和一些碳纤维，剩下是聚合树脂，可将长而坚硬的纤维黏合至刚性、相对轻的固体基质上。
欧洲风能协会（WindEurope）估计，全球每年可能约有14000个叶片退役。到2050年，全球预计退役所有叶片高达4300万吨。我国每年的叶片平均处理量在1000-2000吨之间。由于回收选择很少，大部分退役风机叶片主要通过焚烧与填埋的方式处理。对复合材料的综合利用还处于工程试验阶段，且对环境造成了一定影响。
相关专家预计，我国风电机组的第一次退役高峰将出现在2025―2030年间，涉及4400万千瓦老旧机组；第二次高峰将出现在2031―2035年间，预计涉及1亿千瓦老旧机组；第三次高峰将出现在2036―2040年间，预计涉及1.18亿千瓦老旧机组。 欧洲风能协会（WindEurope）倡议，到2025年在欧盟和英国等主要风电市场，禁止使用填埋的方式处理风机退役叶片，同时呼吁政府鼓励使用可回收再利用材料。
近日，密歇根州立大学的科学家们现在声称已经找到了一种方法，制造出新叶片材料，风机退役后叶片可分解回收，重新制造新叶片等其他产品，甚至植物性成分可做成小熊软糖。
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废旧风机如何处理？
据介绍，目前我国存在三种较为主流的叶片回收方式：第一种是将叶片进行拆解，将材料进行重复利用，用于市政建设等领域；第二种是将叶片打碎，回收后添加进建筑材料，增强材料性能；第三种则是进行化学回收，分解后再进行重新利用。但这三种处理方案存在不环保、技术不成熟、经济性差等问题，难以实现大规模产业化发展。
风机制造业内人士表示，在我国，目前风机再制造、再利用几乎是一个空白的领域，材料循环利用产业发展也不完善，这些因素制约了老旧风机的回收再利用。
中国能源研究会能源与环境专业委员会秘书长王卫权表示：“不管是谁处理，都要算经济账。如果没有强制处理，算起账来不划算，企业肯定就不做了。”
“在开发风电场初期，尤其是十多年前开发的风电场，业主在核算投资收益率的时候，基本没有考虑过废旧风机回收处理的成本。”王卫权表示，“由于废旧风机回收处理问题目前刚刚显现，拆解一台或者报废一台机组究竟要多少钱，如今行业尚无定论，因此废旧风机回收工作的推进也就比较困难。”
目前德国、奥地利、芬兰以及荷兰等国已强制立法，收紧风电叶片复合材料处理法规，禁止直接堆放或填埋。在这方面，我国相关主管部门与企业也已开始了尝试。
“建议相关主管部门尽快研究建立促进机制。”
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将风机叶片变成零食
密歇根州立大学的科学家们提出了一种复合树脂，其中包括玻璃纤维，并将其与植物衍生的合成聚合物结合在一起。这种材料被称为复合树脂，比传统的玻璃纤维涡轮机更容易回收，可以分解并回收以制造新产品。
这种新型风机的材料坚固耐用，可以用于风机抑或是汽车。
当其作为风力涡轮机结构的工作完成时，该团队的新型树脂可以分离成其组成部分。
研究人员将面板溶解在新鲜的单体中，并物理去除了玻璃纤维，这意味着可以去除难以处理的玻璃纤维钻头。然后，产生的粘液可以重铸成新的风力涡轮机，以及各种各样的其他材料：
例如，当研究人员在碱性溶液中消化树脂时，他们得到了一种可用于制造窗户和汽车尾灯的丙烯酸物质。在消化过程中提高温度，这会产生一种高吸水性聚合物，在制造尿布时经常会用到这种聚合物。
当与各种矿物质融合时，这种树脂也可以转身成为家用台面。“我们最近用人造石制作了一个浴室水槽，所以我们知道它有效。”研究人员说。溶解的材料也可以与塑料结合，从而产生更奢华的物品，如笔记本电脑盖和电动工具。
这种方式能够将材料重铸成相同类型的新产品。最重要的是，重铸面板具有与其前身相同的物理特性。
这种新产生的树脂在碱性溶液中消化，产生乳酸钾，然后进行纯化。科学家们用回收的树脂制作了多种物品，包括台面、浴室水槽。当纯度达到食品级的乳酸钾可以重新用于制造小熊软糖和运动饮料，类似于佳得乐。
来源：John Dorgan
科学家表示，植物碳原子如玉米或草，与化石燃料碳原子没什么不同，都是全球碳循环的一部分，现在技术已可做到将田间生物质做成耐用塑胶材料，再回到食品。
“我们树脂系统的好处在于，在其使用周期结束时，我们可以将其溶解，然后将其从它所在的基质中释放出来，这样它就可以在无限循环中一遍又一遍地使用，”John Dorgan，一位来自密歇根州立大学的化学工程师表示。“这就是循环经济的目标。“
注：首图来源于interesting engineering
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