来自考纳斯理工大学(KTU)和立陶宛能源研究所的一组研究人员提出了一种风力涡轮机叶片回收的方法。通过热解，他们将复合材料分解成它们的组成部分——苯酚和纤维。据科学家称，提取的材料可以重复使用，而且这个过程几乎没有浪费。
由玻璃纤维增强聚合物(GFRP)层压复合材料制成的风力涡轮机叶片可以使用长达25年。之后，它们最终进入垃圾填埋场——GFRP被认为是难以分解的。这已成为可再生能源行业的真正挑战。
据估计，风力涡轮机叶片占欧洲纤维增强复合材料废料的10%。研究人员声称，到2050年，全球风力涡轮机叶片废料将增加到约200万吨。随着许多国家禁止在垃圾填埋场使用复合材料，回收使用过的风力涡轮机叶片成为世界各地研究人员试图解决的挑战。
“到2050年将全球温室气体排放量减少到接近零的目标早在几年前就已经提出。从那时起，越来越多的国家通过投资包括风能在内的可再生能源资源，致力于实现净零排放目标。然而,风力涡轮机叶片与足球场一样长,非常坚固,包括塑料,是主要问题。如果没有可行的解决方案,我们不能说风能是完全可持续和环保的。”考纳斯科技大学(KTU)机械工程与设计学院的研究员SamyYousef博士说。
为了应对这一挑战，以优素福博士为首的研究小组进行了多项实验，涉及将GFRP分解为其组成部分。
无浪费转换
由于其强度、成型简单性和低制造成本，GFRP复合材料具有多种用途——用于汽车制造、海上船舶、石油和天然气生产、建筑、体育用品等。飞机、风能和电子是使用GFRP最多的行业，全球需求每年增长6%。
“用于包括风力涡轮机叶片制造在内的许多行业的GFRP复合材料要么是热固性的，要么是热塑性的。在任何一种情况下，它们都大致仅由两种成分组成——纤维和树脂(在某些情况下添加了不同的微米或纳米颗粒)。至于纤维，它通常是碳纤维或玻璃纤维(后者更便宜)，”Yousef博士解释说。
在实验过程中，研究小组对不同批次的复合材料(玻璃纤维热固性材料和玻璃纤维热塑性塑料)应用热解(在存在和不存在沸石催化剂的情况下)测量苯酚(生产酚醛树脂和制造酚醛树脂的主要成分)的提取率。尼龙和其他合成纤维)在每种情况下。之后，他们对每批的基本原料进行分析。研究人员还评估了添加剂纳米颗粒(如炭黑)对有用成分产量的影响。
尽管在热解过程中提取的成分的产量因应用的温度而异，但近似测量显示，在所有情况下，都提取了许多挥发性化合物(高达66%)和纤维残留物(约30%)。添加的纤维纳米颗粒(碳纳米管和石墨烯)增加了苯酚的产量。
“挥发性成分基本上是苯酚，可用于进一步生产树脂，纤维残留物经过化学纯化后可有多种用途——用于纤维增强混凝土、聚合物复合材料、纤维地板。我们的方法几乎没有浪费排放量很小，这在这种转换操作中是标准的，”优素福说。
需要真正的风力涡轮机叶片才能继续研究
这些实验是使用在实验室制备的样品进行的，这些样品的成分与用于制造风力涡轮机叶片的成分相似，而不是风力涡轮机叶片本身。因此，Yousef博士指出，有必要评估油漆涂层对结果的影响，真正的涡轮叶片覆盖着这些涂层。但是，他认为这不会很重要。
“我们当然会很高兴收到一个不再可用的磨损的风力涡轮机叶片，并使用从真实物体中获得的样本进行我们的实验，”优素福说。
目前，该研究小组正在创建一个模型，该模型将允许缩放和计算结果对更广泛的经济和环境影响。
这项研究是同一研究小组进行的几项研究之一，重点关注循环经济原则的实际实施。去年，他们将皮棉超细纤维转化为能量的实验受到了国际上的广泛关注。
“我们正在开展与气候变化、使用膜技术提取清洁能源(H2和CH4)以及向循环经济转型相关的众多主题的研究，因为这些主题与我们星球的未来密切相关，”Yousef博士说.
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