在德國(guó)的一個(gè)山坡上，帕德伯恩風(fēng)電場(chǎng)（Paderborn wind farm）的葉片正安靜地旋轉(zhuǎn)著，狂風(fēng)和烈日在它們身上留下了歲月的痕跡。這些葉片已經(jīng)堅(jiān)守了24年，再過(guò)一年，它們的壽命周期行將結(jié)束。不對(duì)，再有一年，它們或許就會(huì)迎來(lái)全新的開(kāi)始。

         但究竟是怎樣的開(kāi)始，業(yè)界還在探索。

        于20世紀(jì)90年代安裝的第一批風(fēng)電機(jī)組即將退役。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)（WindEurope）測(cè)算，到2025年，歐洲每年約有2.5萬(wàn)噸葉片等待回收，這相當(dāng)于2000輛雙層巴士的重量。到2023年，全球范圍內(nèi)需要回收的風(fēng)電機(jī)組葉片預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到4萬(wàn)~6萬(wàn)噸。除看重市場(chǎng)利潤(rùn)，以可持續(xù)、可循環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)綠色的世界也是眾多企業(yè)加大投入開(kāi)發(fā)退役風(fēng)電機(jī)組葉片回收技術(shù)的動(dòng)力。

        退役葉片處理方式

        葉片的構(gòu)造極為復(fù)雜，主要由玻璃纖維、碳纖維等增強(qiáng)纖維構(gòu)成（占葉片的60%~70%），這些纖維被環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯（PUR）等合成樹(shù)脂粘合。由于葉片的材料是不連續(xù)的粘合纖維，現(xiàn)有技術(shù)難以用一個(gè)連續(xù)、循環(huán)的模式對(duì)其進(jìn)行回收。

        行業(yè)在呼吁各國(guó)主管部門(mén)為葉片回收制定專(zhuān)門(mén)的廢棄物法規(guī)，以區(qū)別于一次性塑料、微塑料等廢棄物，確保其擁有單獨(dú)的分類(lèi)，并能逐步形成單一清潔復(fù)合材料的廢物處理產(chǎn)業(yè)鏈，從而提高處理效率。

        不可否認(rèn)的是，在現(xiàn)階段，大部分退役葉片的歸宿是垃圾填埋場(chǎng)。這是最簡(jiǎn)單粗暴的處理方式，沒(méi)有任何材料能被回收，還會(huì)造成大量污染。這不符合葉片被制造的初衷?創(chuàng)造綠色、可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)，沒(méi)有人愿意選擇這種方式去結(jié)束葉片的一生。德國(guó)、奧地利、荷蘭、芬蘭等國(guó)家，更是禁止填埋或焚化復(fù)合材料。

        藝術(shù)家和設(shè)計(jì)師可以結(jié)合創(chuàng)意性加工讓葉片進(jìn)入游樂(lè)場(chǎng)，成為滑梯和軌道，或者進(jìn)入公園為人們提供休憩的場(chǎng)所。不過(guò)，這種幸福的“養(yǎng)老模式”僅存在于少數(shù)示范項(xiàng)目，不可能成為未來(lái)大規(guī)模葉片退役問(wèn)題的解決方案。

        很多企業(yè)則嘗試通過(guò)水泥窯工藝、機(jī)械研磨、流化床熱解、溶劑分解或高壓脈沖破碎等技術(shù)或技術(shù)組合將葉片回收處理為其他材料。隨后，新材料可以用于制造汽車(chē)零部件、滑雪板，甚至是浴缸。

        然而，只有成本降到足夠低，某種回收模式才可以在業(yè)內(nèi)得到推廣。否則，一切只能是空談。

        總部位于美國(guó)田納西州的企業(yè)Carbon Rivers 回收包括風(fēng)電機(jī)組葉片在內(nèi)的所有廢舊復(fù)合材料，利用熱解法以不連續(xù)的形式提取其中的玻璃纖維。該公司的初始項(xiàng)目，獲得了美國(guó)能源部提供的125萬(wàn)美元（約合人民幣809.6萬(wàn)元）的小企業(yè)創(chuàng)新研究（Small Business Innovation Research）資助。這家企業(yè)的目標(biāo)是，在未來(lái)幾年內(nèi)建成可日處理200噸回收材料的設(shè)施，并且實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

        對(duì)于退役葉片，除了提取可利用的材料這種方式，還能夠通過(guò)添加新材料使其擁有新屬性，改造后的葉片更容易被回收。

        英國(guó)劍橋納米材料技術(shù)有限公司（Cambridge Nanomaterials Technology Ltd.）參與了歐盟資助的“地平線 2020”（ Horizon2020）項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在研發(fā)用于葉片的新材料，并回收工業(yè)廢料。這家企業(yè)負(fù)責(zé)其中的一個(gè)分支項(xiàng)目?Repair3D，將納米顆粒添加到葉片或飛機(jī)的復(fù)合材料中，以此制造更加強(qiáng)韌的3D打印產(chǎn)品，如滑雪靴和汽車(chē)零部件。該公司董事Bojan O. Boskovic 表示，“納米顆粒的優(yōu)勢(shì)包括重量輕、具備導(dǎo)電性，還可以形成表面保護(hù)等”，因此，將它們添加到材料中，提升了退役葉片再利用的價(jià)值。

        另一個(gè)由歐盟資助980萬(wàn)歐元（約合人民幣7484.6萬(wàn)元）的研究項(xiàng)目是FiberEUse，自2017年以來(lái)一直在為航空航天和風(fēng)電等行業(yè)大量應(yīng)用的復(fù)合材料開(kāi)發(fā)可循環(huán)回收利用產(chǎn)業(yè)鏈。項(xiàng)目合作伙伴包括西門(mén)子歌美颯、Head和AERnnova等企業(yè)。

        該項(xiàng)目旨在通過(guò)機(jī)械回收技術(shù)，將葉片粉碎和分離得到顆粒，用于嵌入滑雪板、家具和淋浴盤(pán)。它還研究熱回收，將長(zhǎng)纖維嵌入汽車(chē)和建筑行業(yè)的產(chǎn)品中。項(xiàng)目協(xié)調(diào)員Marcello Colledani表示：“項(xiàng)目合作伙伴開(kāi)發(fā)出的二氧化碳輔助熱解技術(shù)，比傳統(tǒng)熱解技術(shù)更具經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，因?yàn)樗梢允占w維和樹(shù)脂的副產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加工能獲得可二次利用的樹(shù)脂。”他強(qiáng)調(diào)，熱解技術(shù)的成本比機(jī)械回收高很多，因此，若是僅僅用于回收價(jià)值較低的玻璃纖維材料，并不具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

        Colledani 分析了各種處理方式的成本。機(jī)械回收處理材料的成本通常為0.12歐元/千克，傳統(tǒng)熱解的成本為7~9歐元/千克，采用二氧化碳輔助熱解技術(shù)處理的成本約為1歐元/千克。FiberEUse項(xiàng)目的目標(biāo)是利用新技術(shù)處理至少20%的玻璃纖維和碳纖維，分離出來(lái)的材料用于制造汽車(chē)的結(jié)構(gòu)部件，但在提高技術(shù)成熟度和降低成本方面還有很長(zhǎng)的路要走。

        按照彭博新能源財(cái)經(jīng)（BNEF）的說(shuō)法，目前唯一具有經(jīng)濟(jì)可行性的方法是將葉片內(nèi)的玻璃纖維回收用于制造水泥，這可以將水泥行業(yè)的碳足跡減少16%以上。

        Veolia公司回收葉片造水泥

        選用新型葉片材料

        也有企業(yè)和機(jī)構(gòu)將目光鎖定在葉片的研發(fā)環(huán)節(jié)，希望通過(guò)應(yīng)用新材料降低葉片回收的難度。

        英國(guó)海上可再生能源技術(shù)創(chuàng)新和研究中心（ORE Catapult）正在研究用于新型葉片的熱塑性塑料和生物材料。來(lái)自生物的纖維，如甘蔗、甜菜、木材或竹子，都可能成為制造葉片的材料。據(jù)悉，在中國(guó)河北省的張北地區(qū)和山東省的河口地區(qū)，有風(fēng)電場(chǎng)使用由竹子纖維制成的陸上風(fēng)電機(jī)組葉片，已經(jīng)運(yùn)行多年。

        維斯塔斯依托熱固性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目（Circular Economy for Thermosets Epoxy Composites），開(kāi)發(fā)了一種新型環(huán)氧樹(shù)脂， 由可回收的原材料制成， 能夠在回收后再次用于風(fēng)電葉片的制造。“我們的目標(biāo)是在未來(lái)三年內(nèi)開(kāi)發(fā)出一種可以規(guī)?；褂玫臉?shù)脂合成材料。”該公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Allan Korsgaard Poulsen 表示，“這項(xiàng)技術(shù)在相對(duì)溫和的條件下使用溶劑分解技術(shù)（solvolysis）分解葉片，這意味著纖維能最大限度地保留原始的強(qiáng)度。”

        位于蘇格蘭國(guó)家制造研究所的輕量級(jí)制造中心（Lightweight Manufacturing Centre）也在開(kāi)展一個(gè)研究項(xiàng)目，專(zhuān)注于使用木漿和可回收塑料等可持續(xù)資源生產(chǎn)新的葉片材料。

加利福尼亞州大學(xué)伯克利分校（University of Berkeley）與中國(guó)的華南理工大學(xué)正在研究壽命周期結(jié)束后可降解的新型樹(shù)脂材料，已經(jīng)對(duì)具有觸發(fā)降解性的熱固性樹(shù)脂展開(kāi)了初步研究。Arkema和Aditya等生產(chǎn)商在可化學(xué)回收生產(chǎn)不同形式塑料的樹(shù)脂開(kāi)發(fā)方面更是領(lǐng)先一步，首個(gè)使用Elium（Arkema開(kāi)發(fā)的熱塑性樹(shù)脂）的葉片預(yù)計(jì)將于2021年10月投入生產(chǎn)。

        總部位于愛(ài)丁堡的ACTBlade 公司開(kāi)發(fā)出一種超輕型風(fēng)電機(jī)組葉片，與傳統(tǒng)葉片相比，新型葉片的長(zhǎng)度增加了10%。該公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，這項(xiàng)設(shè)計(jì)使用了較少的傳統(tǒng)復(fù)合材料，由于結(jié)構(gòu)更小、更薄，產(chǎn)生的廢料更少，生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)方式低30%左右。目前，英國(guó)海上可再生能源技術(shù)創(chuàng)新和研究中心正在對(duì)新型葉片開(kāi)展測(cè)試，預(yù)計(jì)可在2022年年底實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。