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科技新知
風力發電機回收新曙光，材料回收製成小熊軟糖
- 發佈日期:2022/8/25
- 資料來源：科技新報
- 點閱次數：347次
發布日期 2022 年 08 月 24 日 13:03 | 作者 黃 嬿 |
為取代污染性能源，全球各國都在瘋風力發電，但龐大葉片退役後很難處理，恐成另一大污染源。葉片本身材料特性是阻礙回收的主要原因，美國密西根州立大學科學家結合玻璃纖維、植物衍生聚合物及合成聚合物，製造出新葉片材料，退役後葉片可分解回收，重新製造新葉片等其他產品，甚至植物性成分可做成小熊軟糖。
風力發電機葉片由玻璃纖維製成，長度可達半個足球場，葉片成分因製造商而異，通常 80%~90% 是複合材料，七成又由增強纖維組成，主要是玻璃纖維和一些碳纖維，剩下是聚合樹脂，可將長而堅硬的纖維黏合至剛性、相對輕的固體基質上。
所有複合材料都難以回收，葉片材料更困難，因通常含熱固性樹脂，樹脂固化後會形成牢固的交聯聚合物，將增強纖維鎖在固定位置。
雖然有些企業找到葉片回收成低價值材料的方法，如切碎當成水泥添加劑等，也有公司開發葉片回收成複合板、鐵路枕木和塑膠顆粒的方法，使用這些塑膠顆粒製造其他塑膠製品。
然而目前而言，回收速度跟不上葉片退役速度。風電迅速增長，除了退役葉片，升級老化風力發電裝置時，未來葉片體積也愈來愈大。歐洲風能協會 (WindEurope) 估計，全球每年可能約 14,000 葉片退役。全球預計 2050 年退役所有葉片高達 4,300 萬噸。由於回收選擇很少，大部分都送去掩埋場。
現在有科學家設計新樹脂，面板不但堅固耐用，足以當風力葉片或汽車，鹼性溶液中消解樹脂還可產生乳酸鉀，提鍊後可製成糖果和運動飲料，科學家就成功回收食品級乳酸鉀製作小熊軟糖。
用鹼性溶液消解熱塑性樹脂還會釋放聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)，是常見窗戶、汽車尾燈和許多其他物品的丙烯酸材料。提高消解溫度可將 PMMA 轉化為甲基丙烯酸，就是尿布的高吸水性聚合物。
吃下風力發電葉片材料做成的糖果並不奇怪，科學家表示，植物碳原子如玉米或草，與化石燃料碳原子沒什麼不同，都是全球碳循環的一部分，現在技術已可做到將田間生物質做成耐用塑膠材料，再回到食品。樹脂系統美妙處在於，使用期結束後可溶解，然後再從任何基質釋放，這樣就可無限循環使用，正是循環經濟的目標。
現在研究人員已證明這種樹脂有適合風力發電機的物理特性，希望製造中等尺寸的葉片測試。但目前限制是生物塑膠不足以滿足市場，如果真開始用這些材料製造風力發電機，需有相當多生物塑膠供應來源。
Wind turbine blades could be recycled into gummy bears, scientists say
Wind turbine blades could someday be recycled into sweet treats
How can companies recycle wind turbine blades?
(首圖來源：Flickr/CGP Grey CC BY 2.0)
為取代污染性能源，全球各國都在瘋風力發電，但龐大葉片退役後很難處理，恐成另一大污染源。葉片本身材料特性是阻礙回收的主要原因，美國密西根州立大學科學家結合玻璃纖維、植物衍生聚合物及合成聚合物，製造出新葉片材料，退役後葉片可分解回收，重新製造新葉片等其他產品，甚至植物性成分可做成小熊軟糖。
風力發電機葉片由玻璃纖維製成，長度可達半個足球場，葉片成分因製造商而異，通常 80%~90% 是複合材料，七成又由增強纖維組成，主要是玻璃纖維和一些碳纖維，剩下是聚合樹脂，可將長而堅硬的纖維黏合至剛性、相對輕的固體基質上。
所有複合材料都難以回收，葉片材料更困難，因通常含熱固性樹脂，樹脂固化後會形成牢固的交聯聚合物，將增強纖維鎖在固定位置。
雖然有些企業找到葉片回收成低價值材料的方法，如切碎當成水泥添加劑等，也有公司開發葉片回收成複合板、鐵路枕木和塑膠顆粒的方法，使用這些塑膠顆粒製造其他塑膠製品。
然而目前而言，回收速度跟不上葉片退役速度。風電迅速增長，除了退役葉片，升級老化風力發電裝置時，未來葉片體積也愈來愈大。歐洲風能協會 (WindEurope) 估計，全球每年可能約 14,000 葉片退役。全球預計 2050 年退役所有葉片高達 4,300 萬噸。由於回收選擇很少，大部分都送去掩埋場。
現在有科學家設計新樹脂，面板不但堅固耐用，足以當風力葉片或汽車，鹼性溶液中消解樹脂還可產生乳酸鉀，提鍊後可製成糖果和運動飲料，科學家就成功回收食品級乳酸鉀製作小熊軟糖。
用鹼性溶液消解熱塑性樹脂還會釋放聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)，是常見窗戶、汽車尾燈和許多其他物品的丙烯酸材料。提高消解溫度可將 PMMA 轉化為甲基丙烯酸，就是尿布的高吸水性聚合物。
吃下風力發電葉片材料做成的糖果並不奇怪，科學家表示，植物碳原子如玉米或草，與化石燃料碳原子沒什麼不同，都是全球碳循環的一部分，現在技術已可做到將田間生物質做成耐用塑膠材料，再回到食品。樹脂系統美妙處在於，使用期結束後可溶解，然後再從任何基質釋放，這樣就可無限循環使用，正是循環經濟的目標。
現在研究人員已證明這種樹脂有適合風力發電機的物理特性，希望製造中等尺寸的葉片測試。但目前限制是生物塑膠不足以滿足市場，如果真開始用這些材料製造風力發電機，需有相當多生物塑膠供應來源。
Wind turbine blades could be recycled into gummy bears, scientists say
Wind turbine blades could someday be recycled into sweet treats
How can companies recycle wind turbine blades?
(首圖來源：Flickr/CGP Grey CC BY 2.0)
