风力涡轮机叶片由玻璃纤维制成,长度可达半个足球场。尽管一些公司已经找到了将玻璃纤维回收成低价值材料的方法,但大多数废弃的刀片终都进入了垃圾填埋场。处置问题可能会变得更糟。“更大的风力涡轮机叶片效率更高,因此公司不断制造越来越大的叶片,”多根说。“通常,风电场实际上会在使用寿命结束之前更换涡轮叶片,因为风电场可以用更大的叶片产生更多的电力。”
密歇根州立大学的 Dorgan 及其同事通过将玻璃纤维与植物衍生聚合物和合成聚合物相结合,制造了一种新的涡轮机材料。由这种热塑性树脂制成的面板坚固耐用,足以用于涡轮机或汽车。研究人员将面板溶解在新鲜的单体中并物理去除玻璃纤维,使他们能够将材料重新铸造成相同类型的新产品。重要的是,重铸面板具有与其前身相同的物理特性。
除了新的风力涡轮机叶片外,这种新型树脂还可用于各种其他应用。通过将树脂与不同的矿物质混合,该团队生产出了可以转化为家居用品的文化石,例如台面和水槽。“我们近用人造石制作了一个浴室水槽,所以我们知道它很有效,”Dorgan 说。研究人员还可以粉碎回收的材料并将其与其他塑料树脂混合进行注塑成型,用于制造笔记本电脑外壳和电动工具等物品。
这种材料甚至可以升级为更高价值的产品。在碱性溶液中消化热塑性树脂会释放出聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA),这是一种常见的用于窗户、汽车尾灯和许多其他物品的丙烯酸材料。提高消化温度将 PMMA 转化为聚(甲基丙烯酸),这是一种用于尿布的高吸水性聚合物。碱性消化还产生乳酸钾,可提纯制成糖果和运动饮料。“我们回收了食品级乳酸钾,并用它来制作我吃了的小熊软糖,”多根说。
现在研究人员已经证明该树脂具有适合风力涡轮机的物理特性,他们希望制造一些中等尺寸的叶片用于现场测试。“目前的限制是我们使用的生物塑料不足以满足这个市场,所以如果我们要真正开始用这些材料制造风力涡轮机,就需要有相当大的生产量上线,”多根笔记。
吃曾经是风力涡轮机一部分的糖果是否有“恶心因素”?多根不这么认为。“来自植物的碳原子,如玉米或草,与来自化石燃料的碳原子没有什么不同,”他说。“这都是碳循环的一部分,我们已经证明,我们可以从田间的生物质到耐用的塑料材料,再回到食品。”