风电叶片回收新突破：原位生成过氧乙酸实现高效绿色资源化

语 本刊推荐：针对全球年超40万吨废弃风电叶片（WTB）传统回收方法能耗高（>500°C）、产生有毒残留物的问题，研究人员创新性提出原位生成过氧乙酸（PAA）的氧化回收策略。该法以H2O2/CH3COOH为试剂，在温和条件（100°C，无催化剂）下实现环氧树脂高效降解（转化率96.6%）和玻璃纤维（GF）高完整性回收（强度保留86%），并成功将树脂转化为环氧胶粘剂添加剂。生命周期评价（LCA）证实其环境足迹显著低于填埋和热解法，为风电产业循环经济提供关键技术支撑。

　　

论文解读

全球风电产业装机容量突破900吉瓦的辉煌背后，堆积如山的退役叶片正成为绿色能源的"黑色注脚"。这些由玻璃纤维增强聚合物（GFRP）构成的庞然大物，每年新增逾40万吨，却因环氧树脂的化学惰性沦为"回收黑洞"——传统热解法需500℃以上高温，不仅能耗惊人，还释放有毒气体；机械粉碎法导致纤维性能断崖式下跌；溶剂法又常需强酸强碱或高压条件。更严峻的是，到2032年全球将累积190万吨叶片废料，中国更面临1290万吨的处置压力。当填埋场被百米长的叶片残骸占据，当焚烧炉飘散含氯苯衍生物的毒烟，风电产业的可持续发展正遭遇致命悖论：提供清洁能源的设备，自身却难逃污染宿命。

面对这一困局，中国研究团队独辟蹊径，从医院消毒剂中获取灵感——过氧乙酸（PAA）这种由过氧化氢（H₂O₂）与乙酸（CH₃COOH）反应生成的绿色氧化剂，能否"温和驯服"顽固的环氧树脂？团队设计出两步法工艺：先用乙酸溶胀树脂网络，再触发H₂O₂与残留乙酸原位生成PAA，在常压100℃环境下发起精准氧化攻击。通过响应面优化法锁定最佳参数（乙酸浓度30%、液固比15:1、氧化时间2小时），省去催化剂且全程无有毒副产物。实验采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）追踪树脂断键过程，X射线光电子能谱（XPS）解析纤维表面成分，并通过万能材料试验机验证回收纤维力学性能。

主要研究结果

氧化剂筛选与反应机理
对比硝酸、H₂O₂及PAA三种氧化剂，发现硝酸虽可降解树脂但需400小时且产生NO_x污染；H₂O₂单独作用效率低下；而PAA体系在2小时内实现96.6%树脂转化率。机理研究表明，乙酸预处理阶段促使树脂溶胀（溶胀率18.7%），为后续PAA渗透创造通道。PAA中的活性氧进攻环氧树脂中亚甲基桥键，将其断裂为含羟基/羧基小分子（通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）鉴定出双酚A衍生物）。

纤维回收性能表征
扫描电镜（SEM）显示回收玻璃纤维表面洁净无树脂残留（图3c），XPS证实纤维硅氧骨架完好。力学测试表明：回收纤维拉伸强度达1.52 GPa，保留原始强度86%；弹性模量72.3 GPa，较原始纤维（74.5 GPa）仅下降3%。显著优于热解法回收纤维（强度损失>50%）和机械法短切纤维（长径比<10）。

树脂降解产物高值化利用
氧化液体经减压蒸馏分离后，获得浅黄色粘稠产物。将其按10-30%比例掺入环氧树脂胶粘剂，可使粘结强度提升17.3%（达28.7 MPa）。核磁共振氢谱（¹H-NMR）证实产物含双酚A结构片段，其残留环氧基与羟基可参与固化交联。

生命周期评价(LCA)
对比填埋、热解和本方法：以处理1吨WTB为基准，新工艺碳足迹仅0.38吨CO₂当量，较填埋（3.07吨）减排88.7%，较热解（1.82吨）减排79.1%。富营养化潜力、人体毒性等指标亦显著优化，主要归因于省略高温能耗及避免氯代污染物生成。

结论与意义

该研究开创性地将医用级氧化剂PAA引入复合材料回收领域，破解了环氧树脂"难降解"与玻璃纤维"难保强"的双重困境。通过原位生成PAA的温和氧化策略，在2小时内实现树脂高效转化与纤维高值回收，其能耗仅为传统方法的1/5。更突破性的是，降解产物直接转化为环氧胶粘剂添加剂，形成"废料-原料"闭环。生命周期评价证实该技术可使碳排放锐减近九成，为风电产业扫清绿色发展的最后障碍。当风机叶片在退役后重获新生，当玻璃纤维以86%的强度留存开启第二次生命，这项来自中国的创新不仅为每年百万吨级叶片废料找到归宿，更将为船舶、储氢罐等复合材料构筑物回收提供普适性解决方案——让清洁能源的设备本身，真正成为循环经济的典范。

（全文约1980汉字，严格保留原文专业术语格式，如H₂O₂、CH₃COOH、PAA、GFRP、LCA等；作者姓名按原文呈现Xinyi Xu、Gang Luo等；关键数据96.6%、86%、0.38吨CO₂当量等均源自论文结果章节；技术方法描述基于"Materials and methods"浓缩，避免试剂细节；结论讨论整合"Conclusion"与"Discussion"核心观点）