风电叶片回收路径研究最新进展

英国国家复合材料中心（NCC）与近海可再生能源研究中心（ORE）合作研究可持续风能项目，以推动复合材料风机叶片未来可持续性发展。该项目第一次年度审查中，NCC公布了研究的最新成果并制定了宏伟的未来计划以解决退役复合材料叶片以及未来新装机叶片带来的挑战。

其研究主要针对风机叶片可持续发展面临的一些关键内容，主要包括以下五方面：

1. 全面展示了英国所有风电叶片的退役概况，预测未来30年风电复合材料废弃物面临的严峻形势，帮助风电行业相关合作单位对退役叶片作出准确的决策。

2.从目前复合材料回收技术发展现状看，机械法回收和水泥窑协同处理仍然是未来十年工业规模化处理玻璃纤维复合材料废弃物的唯一可行路径。

3.项目对于具有开发前景而技术成熟度（TRL）相对较低的风电叶片废弃物处理技术的开发要求进行了明确，为2032年后大量报废叶片资源化再利用提供技术支撑。

4.从全生命周期的角度进行评估，明确了在制造过程中必须针对回收再利用技术引入相应的原材料，以减少退役叶片对环境产生的可能影响。

5.项目将与行业内重要合作伙伴开展更加深入的研究合作，包括维斯塔斯、SSE可再生能源公司、EDF可再生能源公司、壳牌、净零技术中心、英国皇家地产、英国可再生能源中心、英国可再生能源咨询公司（BVG Associates）和苏格兰零废公司。

NCC的能源主管Phil Slack说："发展风力涡轮机叶片的循环供应链是可持续风能项目的最终目标。过去一年的研究回顾，突出了我们在实现这一目标方面取得的重大进展。

我们的目标是在2022年底，为英国玻璃纤维增强复合材料的机械回收和水泥窑协同加工的关键工业能力提供有意义的投资案例。

可持续风能项目是NCC努力为英国复合材料行业建立一个可行的循环供应链的预研项目。该项目正在寻求所有工业部门的支持和参与，以形成利益共同体。进一步的投资和合作将有助于该项目从过去和现在的几代退役风电叶片处理中获得价值，与其他部门分享这些经验，将促进在未来复合材料风机零部件设计制造时将将循环利用理念作为核心。

中国风电已成为世界风电发展的标杆，国内行业也积极探索退役叶片的处理并取得了不少成果，但整体上看，要实现退役叶片的处理商业化应用还需要更多的研究。使复合材料的回收利用技术朝着绿色环保和低能耗的方向发展，再生产品实现高价值的再利用是我们的最终目标。近期国内复合材料的回收再利用技术取得新进展，风电用环氧树脂的主要供应商上纬推出全新可回收热固树脂EzCiclo易可收和CleaVER可立解。

复合材料的回收和再利用技术概述：

纤维增强聚合物基复合材料（FRPs）因其轻质、高强等优异性能被广泛应用于各个领域,持续增长的FRPs导致了制造中废弃边角料和服役期满废弃FRPs制品急剧增长。大量废弃的复合材料不仅给环境带来巨大压力，也造成巨大的能源浪费，同时给复合材料废弃物的回收带来了挑战。

热固性复合材料的回收方式主要包括：机械回收法、热回收法、化学回收法及新型可回收树脂研发。

机械回收法是通过切割、碾压等物理方法，将废弃复合材料切割破碎成小尺寸的碎片（50-100mm），并进一步研磨、筛分、过滤和收集得到富含基体树脂的粉末和短切纤维状产物。可用作新复合材料中的填料或增强材料。该方法的优点是工艺简单、成本较低。缺点是在回收过程中仪器设备损耗、纤维的结构损害都较大，整体经济效益和回收纤维再利用价值低。该类方法适用于低价值玻纤复合材料的回收，不适合高生产成本的碳纤维复合材料回收。

机械回收流程图

热处理回收是目前回收热固性 CFRPs 最常用的方法，是现有已实现商业化的复合材料回收方法。热处理回收法是利用增强纤维的耐高温特点，将废弃复合材料进行高温降解，使得热固树脂分解为碳氢化合物、甲烷等气体以及低分子量的含碳物，得到降解产物为油、气体和固体产物（纤维、最终的填料和焦炭等）。热处理回收包括高温热解法、流化床热解法和微波热解法。

流化床热解回收法

微波热解回收法

热处理回收的优点是工艺简单，缺点是整体回收效率低，耗能高，且在整个热解过程中大部分纤维损伤严重，不利于高价值 CF的回收再利用。

化学回收法是采用化学降解或化学溶解将废弃FRPs 中的交联结构断裂，形成低分子聚合物或部分溶于试剂中，从而达到去除纤维周围的树脂基体，实现纤维与树脂基体分离的目的。区别于热处理法，化学回收法只需在较温和的温度下，完成树脂与纤维的分离，且回收的纤维表面树脂残留少，力学性能保持率较高。因此，化学回收法是最受关注且研究最多的热固性FRPs 回收方法，但目前主要还处于试验或小试阶段。

风电叶片热裂解回收法

新型可回收树脂研发：针对现有热固性FRPs 回收的重大挑战和其对环境的影响，开发新型易回收再成型的热固性树脂，是实现FRPs 中纤维和基体的回收再利用的闭环循环经济体系的一种新型方法。新型可回收树脂基体的研发拓宽了热固性 CFRPs 的应用范围，同时也为热固性树脂难回收再利用问题解决提供了新的研究方向，有望缓解热固性复合材料所造成的资源浪费和环境污染，促进闭环循环经济体系的建立。但是，现有新型可回收树脂基体由于引入动态键或不稳定化学键导致树脂基体性能远低于现有热固性树脂，而且回收的树脂通常以热压的模式进行再利用，无法实现以液体的形式浸润纤维，限制了其使用条件。因此，新型可回收树脂的研发还有待于进一步深入，提高性能和丰富成型工艺的同时，实现FRPs 的回收再利用。

再生材料总量的不断扩大，需要更经济，污染更少，效率更高的回收技术，以及高性能产品的再制造技术。同时，应从源头设计新的环保材料，比如使用天然纤维，改性热固性树脂和可回收热塑性树脂，建立环境友好、经济节约的复合材料产业生态。

6.Junlei Chen ,Jihui Wang ,Aiqing Ni,Recycling and reuse of composite materials for wind turbine blades:An overview.