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专题报告

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复合材料行业清洁生产与循环经济研究简报(下篇)

回收利用再生技术

随着复合材料应用领域的扩大和需求量的增加,废弃物的产生也呈逐年增加的趋势。传统的处理方法如填埋废弃物不仅对环境造成污染,还导致大量资源的浪费。因此,回收碳纤维复合材料中具有价值的碳纤维成为该领域的研究热点。在碳纤维环氧树脂基复合材料中,环氧树脂的固化反应是不可逆的,这使得碳纤维的回收再利用变得困难。针对这一难点,研究人员正致力于开发有效的降解方法和回收技术,例如热解、溶解再生和化学修复等。这些方法可以实现碳纤维的高效回收,并用于制备新的碳纤维复合材料,以实现资源的可持续利用。此外,建立碳纤维废弃物回收处理的规范和标准也是推动回收技术发展的重要环节。其主流技术介绍如下。

热回收技术是利用流化床(FB)有效地用于复合材料的回收。该技术的示意图如图12所示。通过回收复合废料可以获得的短而离散的单丝。最初,该技术用于仅回收GFRP。目前,该技术可应用于CFs和GFs的回收。

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流化床热回收工艺

风能和航空制造业每年可生产200万吨的FRP。航空业是可回收的大量复合废物的来源。再生聚合物可用于生产木塑复合材料(WPC)。这些复合材料具有优异的尺寸稳定性、刚度、强度和耐腐蚀性。在铁路制造方面,一些国家利用回收的碳纤维(CF)开发双轴转向架,以实现环保并降低成本。然而,回收物的机械性能,尤其是抗疲劳性,仍需要进一步研究。增材制造(AM)可实现零浪费制造,通过AM的循环经济方法回收3D打印复合材料产品。大多数研究者在回收利用复合材料/聚合物原料丝方面取得了进展,并评估了回收物与原始材料的最佳配比,以开发高质量的含再生塑料复合材料。这种方法可适用于金属/塑料、塑料/塑料、陶瓷/塑料和纤维/塑料等复合材料的回收利用。


利用与封存(CCUS)技术

碳捕集与封存(CCS)技术总体成熟度还未达到商业应用水平,目前我国已部署了部分CCS设施,2020年捕捉能力约478万吨/年 ,但由于成本高、能耗大、安全性和可靠性不足使得其发展与技术路线图1000万吨/年的规划仍有较大差距。但根据现阶段研究显示,复合材料已经在碳捕捉领域崭露头角,例如将塑料废物转化为多孔碳以捕获CO2是同时解决碳排放和塑料污染问题的方法。使用离子交换树脂(IERs)进行湿变碳捕获的研究等都是在碳捕捉领域最为前沿的研究。随着碳排放政策的落地,碳交易必将成为新的市场热点,碳捕捉技术也将在这一市场中占据一席之地,随之也将带动相应复合材料行业的繁荣。

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多孔复合材料应用于碳捕捉



总结与展望

——发展转型带动产业格局重塑

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01
总结


中国依赖资源开发和使用推动了经济增长,但也导致了能源消耗和污染排放的增加。为了解决环境问题,中国采取了多样化的监管措施,包括设立机构、颁布法律法规和增加投资。清洁生产作为前沿环境治理工具,得到了国家的高度重视。自1992年以来,清洁生产在国家立法、试点和审核制度制定的推动下不断发展。国家先后发布了清洁生产标准和规制,企业也开始参与清洁生产审核。为了保证清洁生产审核的实施,国家推出了一系列补贴政策来改善企业财务状况,并鼓励企业进行绿色创新。政策层面的清洁生产审核对企业绿色创新具有积极影响,能够推动经济和环境的双重发展。政府应继续加强监察机构职责,共享研究成果,构建科学的政策评估制度,以及引导地区发展差异化的清洁生产审核政策。未来政策的重点将放在污染行业的扶持和可持续性上,同时扩大技术和信息支持,加强税收优惠政策,推动绿色信贷发展,促进清洁生产的融资和绿色创新。

复材行业面临着严重的污染和能耗问题,需要采取清洁生产和循环经济的策略来改善。可再生能源技术(包括光伏和风电)在复材行业中发挥着重要作用,可以减少碳排放和能源消耗。绿氢工艺也是一个热点,能够为复材行业提供清洁能源和化工产品的替代。数字化智能制造和机器人技术可以提高生产效率和能源利用效率。回收利用再生技术能有效减少废弃物的产生,并实现资源的可持续利用。碳捕集与封存技术虽然在商业应用方面还有挑战,但复合材料在碳捕捉领域已经显示出潜力。以上技术的应用和发展将助力复材行业实现可持续发展和绿色转型。



02
展望


当前我国复材行业仍然处于高耗能、高污染的状态,这严重影响着国家和社会的可持续发展。为了改变这种现状,我们需要开辟一条绿色环保的道路,建立低碳发展和绿色发展的理念,并重视对节能减排技术的研究和开发。

首先,需要加强对节能减排技术的研究和应用。通过引进先进的技术和设备,提高生产过程中能源的利用效率,降低能源消耗和排放物的产生。同时,积极推动清洁生产和循环经济理念的实施,减少对资源的浪费,并找到合适的处理和回收废弃物的方法。

其次,要优化化工行业内部的生产流程和工艺。通过改进生产工艺,减少能源消耗和废弃物的产生,降低对环境的污染。例如,采用低温和低压的生产方式,优化原料选择,选择更环保和可再生的替代品等。

此外,还需要重视废弃物能源资源的开发和利用。废弃物是化工行业的一个重要问题,但同时也是一个潜在的能源资源。通过合理的处理和回收废弃物,并将其转化为能源,可以减少对传统能源的需求,并促进能源的循环利用。

另外,对化工行业的生产过程进行监督和控制也是至关重要的。加强环境监测和排污监管,严格执行环境保护法律法规,确保化工企业的排放达到国家标准。此外,加强行业内部的自律和良好行为规范,推动企业向清洁生产和绿色发展转型。

总之,为了改善我国复材行业的发展状况,我们必须采取措施推动绿色和可持续发展。通过加强节能减排技术的研究和应用,优化生产流程和工艺,开发废弃物能源资源,加强监督和控制等多个方面的努力,我们可以激发我国化工行业的发展潜力,实现绿色、环保和可持续的发展目标。这样不仅能促进经济的健康发展,还能提升环境质量,为人民群众的生活提供更好的保障。





参考文献


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[6]刘沁欣.清洁生产监管与企业绿色创新[D].暨南大学,2022


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