華盛頓州立大學的一個研究團隊因其在風力渦輪機材料回收領域的工作，獲得了美國能源部的獎項。該團隊是全美20個獲得75,000美元首階段獎金的團隊之一，此獎金使其有資格參加總獎金為510萬美元的比賽第二階段。該項目由兩黨基礎設施法案資助。

盡管高達85%的風力渦輪機材料可以被重新使用，研究人員仍在努力有效回收構成風力渦輪機葉片的碳纖維和玻璃纖維材料，這些葉片的平均使用壽命約為20年。機械與材料工程學院的教授張進文（音譯）領導的該項目表示：“第一代風力渦輪機葉片現在正被淘汰。”

由于碳纖維增強材料難以回收——不同于可以簡單熔化重用的塑料牛奶瓶，風力渦輪機葉片中使用的復合材料含有熱固性樹脂。這些樹脂一旦制成，就會不可逆地固化，無法輕易還原為原始材料。除了風力渦輪機外，碳纖維增強塑料還被廣泛應用于航空和汽車等多個行業，因為它們既輕又強。

研究生布萊恩·布利斯（音譯）說：“這是一個正在成長的領域。它們正變成普通商品——不僅僅是特殊材料，并且在沒有一些非常聰明的解決方案時它們很難被回收。”

過去，研究人員主要通過機械研磨或使用非常高的溫度或強腐蝕性化學品來分解這些材料，以回收有價值的碳纖維。然而，這一過程通常會損壞碳纖維。使用的腐蝕性化學品不僅危險且難以處理，還會破壞復合材料中的基體樹脂，產生化學品的混合物和額外的廢物問題。

張進文及其在復合材料與工程中心的團隊已經開發了一種新的化學回收方法，使用溫和的路易斯酸作為催化劑和一種環境友好型、溫和的工業溶劑來分解熱固性樹脂。研究人員能夠保留碳纖維以及以一種可重新使用的有用形式保存樹脂材料。他們的配方在200度以下的溫度和常壓下工作，無需壓力室。

張教授指出：“壓力室會增加操作成本以及資本投資。”他補充說：“對于我們的系統而言，一個高沸點的有機溶劑是完美的，工業界對此已習以為常。”

通過將材料切割成碎片后，研究人員可以在三小時內分解碳纖維材料，并且仍然保持原始碳纖維的強度屬性。

復合材料與工程中心的科學家趙寶明（音譯）將這種反應介質稱為“神奇溶劑”，它具有獨特的化學屬性，提供了優秀的分離能力。
他們的過程可以在不產生任何二次廢物的情況下，以連續或半連續的方式進行。溶劑流經廢料并溶解基體樹脂，然后可以使用水沉淀法收集。

布利斯說：“然后我們可以回收這種溶劑，由于它具有很好的溫度和長期穩定性，我們可以回收它并用于下一批回收。這意味著隨著我們規模的擴大，我們可以在過程中降低成本。”

作為獎項的一部分，研究人員將致力于優化他們的過程，擴大規模，并展示半批次過程。

張教授說：“我們的過程是新穎的、創造性的、獨一無二的，因為這是我們第一次能夠在連續的過程中以及在溫和溫度下進行回收。這對回收來說是一個巨大的好處。連續的化學回收過程在其他地方尚未見過。”

信息來源：news.wsu.edu

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