在當前市場中，風機葉片由于采用玻纖復合材料，回收技術(shù)難、成本高，目前尚無可規(guī)?；睦硐牖厥辗绞?。簡單的堆放、填埋和焚燒的處理方式，不符合環(huán)保和資源化利用的要求；而包括綜合利用、機械粉碎法、熱解法、化學降解法和能量獲取法等在內(nèi)的多條技術(shù)路線，由于市場規(guī)模小、回收綜合利用價值低，尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
因此，風機葉片高值化再生技術(shù)的匱乏，以及再生后物料難以大規(guī)模消納，一直是制約葉片再生產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。
葉片固廢3D打印技術(shù)的應(yīng)用，有望打破這種僵局。
日前，在中國首個可再生能源“碳中和”智慧園區(qū)——金風科技亦莊智慧園區(qū)內(nèi)，一組采用固廢3D打印技術(shù)建造的景觀花壇正式落成，為這座科技范兒十足的“碳中和”智慧園區(qū)注入更多綠色基因，為葉片回收利用開辟了新方向。
區(qū)別于一般的3D打印景觀，這組花壇所應(yīng)用的打印材料，取自內(nèi)蒙古某風電場的退役風機葉片。這種打印材料含有葉片粉碎顆粒，借助3D打印機器人預(yù)制成型，成品花壇的葉片固廢利用率達到30%以上。
這項技術(shù)可將風機葉片固廢轉(zhuǎn)化為3D打印的原材料，借助3D打印產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)對葉片固廢的規(guī)?；{，從而破解了退役風機葉片高值化利用的技術(shù)瓶頸，為批量無害化處置退役風機葉片探索出一條可行性和經(jīng)濟性兼顧的技術(shù)途徑。
退役風機葉片如何“變廢為寶”
3D打印技術(shù)，本質(zhì)上屬于一種增材制造工藝，設(shè)計師將數(shù)字化設(shè)計模型輸入3D打印機中，轉(zhuǎn)化為打印指令，機器就會按照設(shè)計要求，將打印材料一層層疊加成特定形狀的部件。
將風機葉片的粉碎顆粒添加到打印材料中，其技術(shù)難點就在于，如何在保證打印成品達到特定強度的前提下，最大限度地增加葉片固廢的添加比例。
在“葉片固廢3D打印技術(shù)”的實驗過程中，研究人員通過不斷調(diào)整各種原料的配比，以及風機葉片粉碎顆粒的粒徑和級配(各級粒徑顆粒的分配情況)，進行了反復的實驗和論證，最終確定了滿足打印成品強度和葉片固廢消納要求的“黃金比例”，并制定出一系列適用于風機固廢3D打印的材料體系。
使用這種新型打印材料制成的成品，其力學性能、耐久性能和工作性能，均可達到常規(guī)建筑混凝土標準。根據(jù)抗壓強度的對比圖可以看出，通過調(diào)整風機葉片摻合料的比例，可以使打印材料的抗壓強度分別達到或接近C30、C20和C15混凝土的強度等級。
注
01
C30混凝土的抗壓強度為30Mpa，用于大跨度結(jié)構(gòu)、耐久性要求高的結(jié)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件等；C20混凝土的抗壓強度為20Mpa，用于梁、板、柱、樓梯和屋架等普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；C15混凝土的抗壓強度為15Mpa，用于墊層、基礎(chǔ)、地坪及受力不大的結(jié)構(gòu)。
02
3d抗壓強度和7d抗壓強度是指材料經(jīng)過3天和7天養(yǎng)護后，可以達到的抗壓強度。
垃圾是放錯地方的資源
對于固廢3D打印產(chǎn)業(yè)和葉片再生產(chǎn)業(yè)，這項新技術(shù)有著突破性的意義。
數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計到2025年，我國退役風機葉片將產(chǎn)生接近5800噸復合材料固體廢物，到2028年將會達到7.4萬噸。風機固廢問題始終困擾著行業(yè)企業(yè)，也制約著整個風電產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。
固廢3D打印技術(shù)作為一種智能、環(huán)保、高效的新型建造方式，與傳統(tǒng)的建筑施工工藝相比，特別是在建造異形構(gòu)筑物時，具有免模板、省人工、節(jié)約材料、總成本低、設(shè)計自由度大、建造效率高、人員安全風險小等顯著優(yōu)勢。因此，該技術(shù)有望在建筑領(lǐng)域煥發(fā)巨大的活力，成為傳統(tǒng)施工方法的重要補充。
風電項目多地處偏遠地區(qū)，分布較為分散，將粉碎后的再生物料轉(zhuǎn)運到異地消納的物流運輸費用，占到了整個回收鏈條中的很大一部分成本。因此，這項技術(shù)的另一個優(yōu)勢在于，固廢3D打印在建筑業(yè)的應(yīng)用場景非常廣泛，可選擇與風電場周邊的建筑項目合作，應(yīng)用移動式3D打印機器人，實現(xiàn)葉片固廢的就近生產(chǎn)與消納，減少長距離運輸帶來的成本。
“垃圾是放錯地方的資源。將風機葉片固廢的輸出方，轉(zhuǎn)化為固廢3D打印產(chǎn)業(yè)的原材料供給方，利用建筑業(yè)的廣闊市場對葉片再生后物料實現(xiàn)規(guī)?；{，充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，讓環(huán)保更‘還寶’，是我們決定開發(fā)這項技術(shù)的初衷”，該項目的負責人強調(diào)。
目前，國內(nèi)風機葉片的循環(huán)利用仍處于小規(guī)模的、探索性的起步階段，距離規(guī)?；蜕虡I(yè)化尚遠，但“葉片固廢3D打印技術(shù)”所展現(xiàn)出的優(yōu)勢，已經(jīng)為風機葉片回收再利用產(chǎn)業(yè)帶來了曙光。
“以綠色創(chuàng)新技術(shù)撬動綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展，讓風機葉片固廢沿著‘就地回收→就地破碎→粉篩配料→固廢3D打印→制成成品’的路徑，形成完整的、規(guī)模化的配套產(chǎn)業(yè)鏈，是我們的最終愿景”，該項目負責人在最后表示。
在2021北京國際風能大會暨展覽會上，金風科技發(fā)布了《2021金風科技邁向碳中和：行動與愿景》白皮書，指出“到2040 年，金風產(chǎn)品回收利用比例達到100%”。“葉片固廢3D打印技術(shù)”的相關(guān)研究和應(yīng)用即是這一計劃的重要一步。
未來，金風科技將通過持續(xù)投資布局風電可循環(huán)回收等方向，探索更多創(chuàng)新性低碳技術(shù)及系統(tǒng)型應(yīng)用方案，加速形成碳中和產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，打造“可持續(xù) 更美好”的零碳未來。(注：原文有刪改)
原標題：退役風機葉片，如何變廢為寶