隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展，產(chǎn)業(yè)加快升級和設(shè)備更新?lián)Q代，以風(fēng)機葉片為代表的新能源設(shè)備面臨批量退役問題，目前退役風(fēng)機葉片正遭遇回收工藝復(fù)雜、回收價值不高的困境。

近日，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所研究員侯相林、鄧天昇團隊歷經(jīng)數(shù)年潛心研究，掌握了“拆解”風(fēng)機葉片主要材質(zhì)——碳纖維增強熱固性樹脂復(fù)合材料的技術(shù)（熱固性樹脂定向降解與資源化利用技術(shù)），使“終極材料”變廢為寶，實現(xiàn)了風(fēng)機葉片固廢循環(huán)再利用，補齊了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈綠色低碳循環(huán)發(fā)展的最后一環(huán)。

據(jù)《2022中國風(fēng)電光伏設(shè)備循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》，到“十四五”末，中國將迎來第一批大規(guī)模退役風(fēng)電機組，屆時運行時長超過20年的老舊風(fēng)電場規(guī)模將超過120萬千瓦。到2030年，我國將有超過3萬臺風(fēng)電機組面臨換新，到2035年這一數(shù)字將超過9萬臺。2023年6月，國家能源局印發(fā)了《風(fēng)電場改造升級和退役管理辦法》，鼓勵并網(wǎng)運行超過15年或單臺機組容量小于1.5兆瓦的風(fēng)電場進行改造，置換需求超過1800萬千瓦，市場規(guī)模預(yù)期達630億元。如此龐大的數(shù)量，產(chǎn)生的固廢中蘊含的纖維增強復(fù)合材料規(guī)模驚人。合理處置這些復(fù)合材料迫在眉睫。      

 “隨著風(fēng)機‘退役潮’的臨近，大規(guī)模回收風(fēng)電葉片里的復(fù)合材料的進程應(yīng)該加快。”侯相林表示。

據(jù)團隊成員張寧介紹，該技術(shù)可以在較溫和條件下實現(xiàn)樹脂的定向降解，產(chǎn)物可控，產(chǎn)品附加值較高，是目前針對熱固性樹脂基復(fù)合材料最有前景的回收方法。      

 “不同于傳統(tǒng)以小分子降解產(chǎn)物為目標的‘以破為主’回收思路，我們研究團隊提出選擇性斷鍵降解回收熱固性樹脂的新思路，利用配位不飽和或弱配位的金屬離子選擇性地斷裂樹脂化學(xué)鍵，實現(xiàn)了熱固性樹脂基復(fù)合材料的高效降解和全成分回收。此外，我們也在不斷進行技術(shù)升級，使熱固性樹脂的降解回收技術(shù)更加經(jīng)濟、綠色、高效。”張寧對記者說。     

張寧向記者介紹，該項技術(shù)最大的技術(shù)創(chuàng)新在于將復(fù)合材料中環(huán)氧樹脂中化學(xué)鍵選擇性打開，最大限度地保留樹脂中的有序結(jié)構(gòu)，得到回收纖維和環(huán)氧瀝青等高附加值產(chǎn)物。

 “從實驗室研究數(shù)據(jù)指標看，環(huán)氧樹脂降解率大于99%，回收率大于95%，碳纖維回收率大于96%，纖維強度損失小于5%，回收的碳纖維單絲強度指標、模量與原絲相差無幾，與傳統(tǒng)機械粉碎和熱解方法相比，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。”張寧對記者說。 

據(jù)悉，侯相林研究團隊采用定向解聚法（化學(xué)解聚法）處理復(fù)合材料，通過特定的溶劑及催化劑體系，在較溫和的條件下將高分子在特定的鍵位“拆解”開，形成長鏈熱塑高分子或者樹脂合成單體。這一辦法也是學(xué)術(shù)界被普遍承認的實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的好方法。

對于技術(shù)的研發(fā)推廣，侯相林信心十足：“目前，國務(wù)院、國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部等部門都在積極推動風(fēng)電設(shè)備回收再利用等相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展。我們這項技術(shù)也受到了風(fēng)電制造企業(yè)以及中國物資再生協(xié)會、中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會等機構(gòu)和部門的關(guān)注。回收的樹脂產(chǎn)物可制成環(huán)氧瀝青，再進一步處理可以得到雙酚A等高價值化學(xué)品，預(yù)期經(jīng)濟效益十分可觀。”       

侯相林表示：“在風(fēng)機葉片的化學(xué)解聚方面，我們已經(jīng)完成了實驗室小試和50升規(guī)模的中試放大，目前正在與企業(yè)合作，擬進行千噸級工業(yè)示范線建設(shè)。我們有信心將實驗室結(jié)果與實際生產(chǎn)最終實現(xiàn)對接，提取出更多有價值的化學(xué)品，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益和社會價值。”