风力发电机回收新曙光,材料回收制成小熊软糖

为取代污染性能源,全球各国都在疯风力发电,但庞大叶片退役后很难处理,恐成另一大污染源。叶片本身材料特性是阻碍回收的主要原因,美国密西根州立大学科学家结合玻璃纤维、植物衍生聚合物及合成聚合物,制造出新叶片材料,退役后叶片可分解回收,重新制造新叶片等其他产品,甚至植物性成分可做成小熊软糖。

风力发电机叶片由玻璃纤维制成,长度可达半个足球场,叶片成分因制造商而异,通常80%~90%是复合材料,七成又由增强纤维组成,主要是玻璃纤维和一些碳纤维,剩下是聚合树脂,可将长而坚硬的纤维黏合至刚性、相对轻的固体基质上。

所有复合材料都难以回收,叶片材料更困难,因通常含热固性树脂,树脂固化后会形成牢固的交联聚合物,将增强纤维锁在固定位置。

虽然有些企业找到叶片回收成低价值材料的方法,如切碎当成水泥添加剂等,也有公司开发叶片回收成复合板、铁路枕木和塑胶颗粒的方法,使用这些塑胶颗粒制造其他塑胶制品。

然而目前而言,回收速度跟不上叶片退役速度。风电迅速增长,除了退役叶片,升级老化风力发电设备时,未来叶片体积也越来越大。欧洲风能协会 (WindEurope)估计,全球每年可能约14,000叶片退役。全球预计2050年退役所有叶片高达4,300万吨。由于回收选择很少,大部分都送去掩埋场。

现在有科学家设计新树脂,面板不但坚固耐用,足以当风力叶片或汽车,碱性溶液中消解树脂还可产生乳酸钾,提炼后可制成糖果和运动饮料,科学家就成功回收食品级乳酸钾制作小熊软糖。

用碱性溶液消解热塑性树脂还会释放聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),是常见窗户、汽车尾灯和许多其他物品的丙烯酸材料。提高消解温度可将PMMA转化为甲基丙烯酸,就是尿布的高吸水性聚合物。

吃下风力发电叶片材料做成的糖果并不奇怪,科学家表示,植物碳原子如玉米或草,与化石燃料碳原子没什么不同,都是全球碳循环的一部分,现在技术已可做到将田间生物质做成耐用塑胶材料,再回到食品。树脂系统美妙处在于,使用期结束后可溶解,然后再从任何基质释放,这样就可无限循环使用,正是循环经济的目标。

现在研究人员已证明这种树脂有适合风力发电机的物理特性,希望制造中等尺寸的叶片测试。但目前限制是生物塑胶不足以满足市场,如果真开始用这些材料制造风力发电机,需有相当多生物塑胶供应来源。

(首图来源:Flickr/CGP GreyCC BY 2.0)