《Talanta》：Position Specific Isotope Analysis of Diethylamine by 2H and 13C NMR – Dual Nucleus Analysis in Forensic Investigation of Illegal Use of Chemical Weapons
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该研究系统评估了风力涡轮机叶片（WTB）全生命周期管理中的循环性指标适用性，通过分析158篇文献筛选出13个关键指标，发现材料效率适用于设计及中期阶段，碳足迹公式适用于末期回收。研究指出需整合材料质量参数、扩展生命周期阶段评估及实证案例分析，以支持欧盟能源转型中的循环经济策略。
Marta Diez Viera|Eva Sevigné-Itoiz|Joan Manuel F. Mendoza
蒙德拉贡大学，工程学院，机械与工业生产系，Loramendi 4号，蒙德拉贡，20500，吉普斯夸省，西班牙
摘要
风力涡轮机的退役预计将产生大量的复合材料叶片（WTB）废弃物，这些废弃物需要得到妥善处理，以避免对环境产生负面影响。尽管人们对适用于WTB的可持续生命周期管理（LCM）策略的兴趣日益增加，但循环性指标仍很少被用于支持决策过程。本研究通过评估循环性指标在WTB-LCM路径、阶段和过程中的适用范围和实际可行性来填补这一空白。研究人员进行了系统的文献回顾，涵盖了158篇经过同行评审的论文，并确定了120个循环性指标，随后使用三个互补的矩阵（扩展的RACER、循环复合材料设计和风电行业特定标准）对这些指标进行了筛选。这一过程最终选出了13个被认为与风电行业最相关的指标。虽然没有一个指标能够全面涵盖所有阶段和维度的循环性，但材料效率指标被确定为生命周期初期和中期阶段最合适的指标，而碳足迹公式则被认为是生命周期末期阶段最合适的指标。然而，这两个指标在实际决策支持中都存在局限性，因为没有一个指标能够完全反映复合材料特有的质量参数，如纤维降解、树脂兼容性或重新整合到高价值应用中的潜力。基于这些发现，本研究指出了未来研究的三个主要方向：（i）开发能够涵盖被忽视的生命周期阶段的循环性指标，例如安装、运行和维护；（ii）将材料质量参数（如纤维完整性和树脂兼容性）纳入新指标的设计中；（iii）分析实证案例研究，以确定在WTB的LCM过程中可以实现的最大循环性能，从而支持循环创新的发展。这些领域对于推进更全面的系统级评估和支持可持续能源转型策略至关重要。
引言
欧盟（EU）已设定实现碳中和的目标，计划到2030年和2050年分别用可再生能源（RES）满足其32%和48%的电力需求（欧盟委员会，2024年）。在这一背景下，风能是增长最快的可再生能源之一，欧盟希望将其装机容量从2023年的18.3吉瓦增加到2030年的393吉瓦（占95%），再到2050年的1300吉瓦（占98%）（WindEurope，2025年）。
然而，风力涡轮机（WTs）的运行寿命相对较短（20-25年），这给风力涡轮机叶片（WTBs）在寿命终结（EoL）时的管理带来了困难（Diez-Ca?amero和Mendoza，2023年）。WTBs由多种材料制成，包括玻璃纤维和/或碳纤维、热固性复合材料、轻木和/或泡沫，以及多种涂层和金属（Mishnaevsky等人，2017年）。这种复杂性，加上WTs不断增大的体积和重量，以及热固性复合材料的不可逆性质，使得其回收在技术和经济上都具有挑战性（Kazemi等人，2021年）。
因此，WTBs的可持续生命周期管理（LCM）已成为行业专家、研究人员和政策制定者关注的重点领域，被视为循环创新的关键领域（Mendoza等人，2022年）。据估计，到2025年，WTB废弃物量可能达到66,000吨（Wind Europe，2020年），而到2030年仅在欧盟境内就可能达到570百万吨（Liu和Barlow，2017年）。一些欧盟国家，如德国或芬兰（Chatziparaskeva等人，2022年），已经禁止将WTBs填埋，以促进基于循环经济（CE）策略的可持续选择（Konietzko等人，2020年）和所谓的R解决方案（拒绝、减少、再利用、修理、翻新、再制造、重新利用、回收、恢复、开采）（Reike等人，2022年）。
实施CE策略以实现WTB的可持续LCM可以最小化资源开采，同时有效管理即将产生的废弃物流，从而减少环境影响（Diez-Ca?amero和Mendoza，2023年）。这可以通过以下方式实现：i）缩小资源循环（减少材料消耗），ii）延长资源循环（延长产品和材料的寿命），iii）闭合资源循环（回收材料），iv）再生资源流（在代际间保持可持续性）（Konietzko等人，2020年；Mendoza等人，2022年）。因此，评估替代性的循环和可持续WTB-LCM方法（特别是关注设计、制造废弃物和寿命终结管理）已成为学术和工业研究的兴趣点，这是在欧盟CE行动计划（循环经济行动计划，2025年）框架内的。
章节摘录
现状
Mishnaevsky等人（2017年）研究了WTBs中使用的材料（玻璃纤维、碳纤维和混合复合材料），包括它们的性能、制造方法以及运行过程中相关的降解问题。他们强调了自动化制造的必要性，以降低成本、提高质量，并在保持可持续性和结构完整性的同时应对尺寸增加带来的挑战。Bonou等人（2016年）提出了一个生态设计框架。
研究方法
采用了三步法，如图1所示。
第一步是定义WTB-LCM路径，以表征每个生命周期阶段、过程以及资源流入和流出的技术、经济、环境和社会方面（见第3.1节）。同时（第二步），通过系统文献回顾识别循环性指标，然后使用预定义的标准评估矩阵进行筛选，并将其分类为不同的可持续性类别。
WTB-LCM路径的表征
下表1概述了不同阶段的资源流动情况，更多详细信息请参见附录S4中的表S8。
能源消耗是决定工业过程经济成本和生命周期环境影响的关键因素，因为它与资源消耗和温室气体排放相关（Sharif等人，2019年）。因此，理解能源使用与环境及经济影响之间的关系对于开发...
结论
本研究系统地评估了循环性指标在WTB-LCM中的适用范围和可行性，涵盖了从设计到寿命终结管理的整个过程。分析包括了多种循环策略，如再利用、重新赋能、机械回收、热回收和化学回收，以及共处理。研究还表征了每个阶段的资源流动，并应用了一组基于RACER、复合材料和风电行业标准的预先选定的循环性指标。
论文
CRediT作者贡献声明
Marta Diez Viera：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、可视化、方法论、研究。Eva Sevigné-Itoiz：撰写——审阅与编辑、监督。Joan Manuel F. Mendoza：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、方法论、资金获取、概念化。
未引用的参考文献
Bocken等人，2016
Butenegro等人，2021
Calvo-Flores等人，2018
Cooper等人，2015
欧盟委员会，2020
欧盟委员会，2023
Goddin等人，2015
Jensen，2018
Jensen等人，2020
Joustra，2022
Mattsson，无日期
Mishnaevsky，2021
Muzyka等人，2023
Page等人，2021
Ramaswamy等人，2025
Rathore和Panwar，2023
Roy，2017
Sakellariou，2018
Saltelli等人，2008
Schmid等人，2018
SciSpace，2025
SGRE，2019
Sommer等人，2020
Sommer和Walther，2021
Walzberg等人，2023
Wilting等人，2009
风能
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益冲突或可能影响本文工作的个人关系。
致谢
本研究由欧盟资助。然而，所表达的观点和意见仅代表作者本人，并不一定反映欧盟或CINEA的观点。欧盟或资助机构对此不承担责任。协议编号101096425 - EoLO-HUBs - HORIZON-CL5-2022-D3-01。
