復合材料回收出現于 20 世紀 90 年代，碳纖維在航空航天和汽車等行業中的普及率不斷提高。如今隨著復合材料的使用量不斷增加，以及報廢 (EOL) 法規/要求要求人們更好地了解回收并投資全球供應鏈。但是直到如今，回收技術的商業化和回收能力建設的進展依然十分緩慢。

此外，為了為復合材料廢物創造真正的閉環循環，仍存在諸多挑戰? 已解決的問題包括：由于報廢的復合材料含有多種成分（纖維、基質、涂層），回收復合材料的困難，正確采購復材廢料，以及就最“環保”的回收方法達成共識。到2030年，預計將產生約11.5萬噸碳纖維廢物，至關重要的是，該行業應加大力度實現標準化流程和穩健的供應鏈，以減少非環保回收方法，并確保這些材料的普遍回收能力。（歐盟已經制定了一些法規和提案，用于禁止填埋這一傳統的處理方式。）

與生物材料和節能設備一樣，回收利用是可持續發展這一更廣泛主題中的一個重要領域，但它也非常復雜，目前正在進行各種各樣的工作來將其變為現實。一些公司正專注于開發更優化的方法。其他公司將復合材料廢料加工并重新利用成各種最終產品，并通過提高產能做出積極貢獻。也有越來越多的項目展示了可回收最終產品的制造，通常采用閉環回收過程。

已知最早的復合材料廢物處置方法始于焚燒和填埋。由于顯而易見的原因，兩者都被認為對環境不友好——焚燒會導致溫室氣體排放和額外污染物的釋放，而填埋除了是這種持久材料的短期解決方案外，還涉及類似的危害。類似的方法結合了燃燒和焚燒，將廢物成分轉化為熱量用于能量回收（電力），盡管焚燒方面仍會產生污染物（灰燼副產品）。

另一種燃燒形式是水泥窯共處理，它在水泥生產中用切碎的風葉或其他復合材料部件代替煤炭等化石燃料。一組歐洲公司正在努力編寫一份生命周期評估（LCA）報告，探討通過這一過程處理EOL復合材料的環境影響，并指出，除了減少水泥生產的排放外，它還減少了對化石能源和原始原材料的需求。

機械回收、熱處理和化學處理回收是此后出現的其他回收方法，正處于不同的成熟階段，主要針對碳纖維和玻璃纖維增強聚合物（CFRP和GFRP）的處理，以回收纖維。每種選擇對復合材料回收都有自己的優缺點。

機械回收

機械回收涉及通過切割、粉碎、碾磨和/或研磨將報廢的復合材料部件物理分解成粉末和纖維回收物，以用作填料、注塑、3D 打印或其他工藝。這是一個快速簡便的過程，可以產生“近乎完美的輸出”，并且比化學回收的能耗低得多。它通常也不會產生二氧化碳等有害氣體。然而，它的缺點是材料尺寸和完整性降低，特別是強度和拉伸模量性能降低，這意味著該材料的二次用途通常僅限于低價值選項，如用于制作填料和部分其他增強材料。

Fairmat（法國巴黎）是復合材料機械回收領域的重要參與者，它使用切割技術（結合機器人和機器學習）將 CFRP 廢料轉化為由 100% 高品質再生碳纖維組成的 CFRP 芯片。據說，這一工藝“保留了原始碳纖維固有的強度、耐用性和高性能特性”，適用于體育用品、消費電子產品和移動出行等行業。該公司已經簽署了多項碳纖維廢料再利用協議，其中包括與 Exel Composites、Hexcel 和 Dassault Aviation 等公司簽署的協議。

CFRP芯片（如圖所示）可以集成到各種布局中，以創建定制的復合材料層壓板和部件。（圖片來源Exel Composites）

Elevated Materials（美國加利福尼亞州加迪納）正在為 Toray Composite Materials America Inc.（美國華盛頓州塔科馬）提供類似的服務。根據一項為期 3 年的協議，Elevated 將重新利用 Toray 的航空航天廢料預浸料，包括切邊和全寬預浸料板。該公司通過機械方式將這些廢料縮小尺寸并進行壓縮成型（Elevated Materials 稱此過程為“升級再造”），制成壓固化碳纖維片、板和塊，可用于運動器材、制造配件和無人機等領域。

熱回收

熱是熱回收工藝中分解復合廢料的主要成分，目前可分為三種子方法 - 熱解、流化床工藝以及燃燒和焚燒。材料通常在受控條件下經受高溫（450-700°C），因此除了所需的纖維外，所有物質（樹脂）都會被燒掉。流化床工藝通過高溫空氣通過硅砂床分解復合材料基質，釋放纖維和填料顆粒，從而回收纖維/填料之外的能量。熱解同樣使用極高的溫度分解樹脂和添加劑，通常使用各種熱源，留下可回收和再利用的短纖維。此外，該工藝的石油和天然氣副產品也可用作化學原料。

帝人株式會社（日本東京）和富士設計株式會社（東京）于 2022 年開發了一種業務結構，旨在將富士設計的低環境影響“精密熱解”技術融入其中，從廢舊 CFRP 中生產出高質量的碳纖維。據報道，該方法使用受控的加熱和冷卻，通過熱解回收更高性能的纖維，甚至可能回收樹脂。

來自Nakashima螺旋槳株式會社的玻璃纖維復合螺旋槳部件，熱解后的部件顯示纖維完好無損，表面沒有氧化損傷。

同樣，Thermolysis Co. Ltd.（臺灣臺中市）使用熱解來支持大規模再生碳纖維 (rCF) 生產，然后用于為客戶制造 rCF 紙和非織造材料（rCF 預浸料、中間層壓板和管道產品線）和 rCF 顆粒（非常適合注塑工藝）。

威立雅法國中西部回收與再利用公司（法國奧貝維利埃威立雅 RVD Centre-Ouest）與 Composite Recycling SA（瑞士埃庫布朗）合作開展的三階段項目將在法國西部建立、擴大和啟動大規模熱解回收業務。威立雅專門從事無害廢物的收集和處理，而 Composite Recycling 的熱解將復合廢物轉化為纖維和熱解油最終產品。

通過熱解將回收的 CFRP 制成短切、無紡布和 3D 預制件形式是 Carbon Conversions（美國南卡羅來納州萊克城）公司追求的“商業規模的零廢物閉環制造工藝”的方法。2024 年 3 月，該公司推出了 re-Evo TDR，這是一款用 rCF 增強的 3D 打印長絲。

熱回收仍然是保留復材廢料中原始纖維的有吸引力的選擇。它不僅能成功地將基質與纖維分離，而且根據工藝的不同，分離后的纖維還能保持較高的機械性能。可能的缺點包括高能耗帶來的高運營成本以及過熱導致纖維表面損壞的風險。此外，雖然回收的纖維質量高于機械回收，但其性能并不總是與原始材料相當。

化學回收

化學回收試圖通過酸、堿和/或溶劑溶解現有的聚合物基質，通常在高溫下進行。最常見的方法是溶劑分解和水解；前者提供溶劑進行解聚，而后者通過水的存在導致樹脂降解。化學回收通常保留干凈光滑的纖維，具有最大的機械性能，并具有較高的樹脂分解率。它的缺點包括化學品成本高，以及在此過程中產生的有害殘留物。

化學分解是一種可以使用酶分解聚合物基質以供再利用的過程。例如，Ascorium（德國柯尼希斯溫特）使用這種類型的工藝來回收其聚氨酯 (PU) 復合材料，回收 95% 與聚異氰脲酸酯反應的多元醇，以便在新的 PU 材料和零件中再利用。

另一家通過研究基質回收來瞄準復合材料可回收性的公司是旭化成（日本東京），該公司與微波化學公司（MWCC，日本大阪）合作，利用微波技術將聚酰胺 66 (PA66) 解聚的化學回收工藝商業化。然后將獲得的單體用于制造新的 PA66。雖然合作伙伴最初主要專注于回收聚合物，但最終的目標是回收纖維增強聚合物。

Resolve Composites（加拿大新斯科舍省）由造船商于 2023 年創立，正在開發 ReceTT。雖然它本身不是一種特定的化學回收方法，但它確實支持不同類型的溶劑分解處理。通過對船頭部分進行測試，Resolve 表示，與使用浸沒槽處理相同尺寸和幾何形狀的組件相比，使用 ReceTT 實現了完全的材料回收，溶劑使用量減少了 89%。該公司目前仍在開發 ReceTT 以供未來商業化。

復合材料回收前景

根據 Stratview Research（美國密歇根州底特律）最近發布的一份報告，在行業和政府的推動下，人們越來越傾向于回收和使用再生復合材料產品，這將確保這一新興市場的持續增長。與這些發展相吻合的是，市場應用的多功能性預計將增加，隨著回收量的增加，再生復合材料產品/材料的成本預計將下降。總而言之，盡管未來仍有許多挑戰，但也有許多新的發展和舉措將使回收成為現實。

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