試想一下曾經是高聳入云的風力發電機，它們轉動著，為千家萬戶送去了清潔的能源。然而，隨著時間的流逝，它們逐漸老化，被替換下來，堆放在荒漠的角落，成為了難以處理的固廢。如何處理這批退役風葉，讓全球回收行業陷入兩難：焚燒會釋放有毒氣體，填埋占用土地資源。
近日，中國科學院西北生態環境資源研究院干旱區生態安全與可持續發展全國重點實驗室及敦煌戈壁荒漠研究站的研究團隊，在退役風機葉片循環利用上取得了突破性進展。他們攜手中國地質大學（北京）、江蘇海洋大學及中科碳匯（北京）科技有限公司等伙伴，巧妙地將退役或損壞的風力發電機葉片變廢為寶，研發出一種新型多孔沙障，為風沙治理提供了獨到的創新方案。相關研究成果已發表在《國際水土保持研究》上。
退役或損壞風力發電機葉片（a）和不同孔隙度新型多孔沙障（b）。受訪者供圖。破解困局：風電固廢壓力
風力發電因其清潔、高效、可再生等優點，成為我國能源發展戰略行動計劃的重要一環，我國已成為全球風電裝機規模最大的國家。隨著風電機組退役潮的到來，退役風電葉片成為我國急需解決的大型固體廢棄材料。
“隨著2000年前后安裝的風電機組進入退役期，預計2025年將產生預計超過5萬噸廢棄葉片。”西北生態環境資源研究院研究員柳本立告訴《中國科學報》。
據了解，2023年我國推出《關于促進退役風電、光伏設備循環利用的指導意見》，強調將退役風電、光伏設備循環利用技術研發納入國家重點研發計劃相關重點專項。因此，如何更好地去處理退役風電葉片是擺在面前的一個難題。
“因為退役風電葉片的主體材料以玻璃纖維（GF）或碳纖維（CF）增強熱固性樹脂為主，材質難以降解，導致其在退役后難以處理。”柳本立表示，填埋和焚燒是最傳統、最常用的處理方式，如果處理不當，會釋放有害物質，嚴重污染土壤、水資源，從而影響糧食和飲用水安全。
因此，退役風電葉片的資源化、高值化利用十分必要且具有長遠的環境效益和經濟效益。為了解決這一問題，研究團隊開始了深入的探索和研究。
風洞試驗測試新型沙障。受訪者供圖。生態經濟雙贏：廢棄葉片變身"超級沙障"
“西部風電場與沙害區的地理重疊，為'就地取材、就地治沙'提供了天然優勢。"柳本立表示，傳統防沙材料如秸稈、蘆葦等存在易老化、強度低、原料緊缺等缺陷。
研究團隊通過精密切割與結構優化工藝，將那些廢棄的葉片變成了一塊塊具有多孔結構的模塊化沙障。因為其特殊的材料性，這些沙障不僅抗彎強度高，而且在極端溫差、強紫外線和高速風速的磨蝕測試中都能保持結構穩定。
“實驗數據顯示，新型沙障的抗彎強度是木質材料的14倍！”柳本立表示。他們還在風洞中進行了測試，結果顯示，孔隙率為20%的沙障在防風和治沙方面表現卓越，能有效減少地表風沙流，形成穩定的凹形表面結構，截沙效率是傳統材料的3倍以上，而且葉片材料壽命長，可以反復回收使用。如果流沙掩埋了沙障，還可以整體提起，實現長期固沙效果。
柳本立介紹："一個普通葉片大約能生產500-600塊沙障，按荒漠地區典型沙障布設密度計算，每畝治沙工程可基本消納1臺退役風機材料。相較于傳統方案，徹底避免了焚燒、填埋帶來的二次污染。"
“我們希望防沙治沙事業能夠與循環經濟相互促進，實現可持續發展。”柳本立強調，下一步，研究人員將繼續深入研究這種新型沙障的生態環境影響，并不斷進行性能優化和應用拓展，包括開發智能施工機器人，解決人工在流沙區安裝效率低的問題，為防沙治沙事業提供更多科技支撐。同時，也呼吁社會各界關注廢舊風力發電機葉片的回收處理問題，共同推動循環經濟和可持續發展，構建"葉片回收-材料改性-裝備制造-工程服務"的全產業鏈模式。
相關論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2025.02.006
本文鏈接：當"風電遺珠"遇上"沙漠之殤"http://www.lensthegame.com/show-11-17949-0.html
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