《Journal of Cleaner Production》：Towards cleaner solid fuels: Co-pelletization of ethylene vinyl acetate from decommissioned photovoltaic modules with pine sawdust & comprehensive performance evaluation
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废EVA与松木屑共混制粒研究显示：5:5配比使热值提升57.06%，机械性能达99.5%以上，吸湿性降低72.87%，成本减少31.76%。2:8配比燃烧稳定性最佳且 ash沉积风险最低。该技术为光伏组件回收废料高值化利用提供新路径，助力固废资源化与碳中和目标实现。
马志宇|李东|张飞龙|刘景阳|马洪超|李建辉|郭宇文
中国环境科学研究院环境标准与风险评估国家重点实验室，北京，100012，中国
摘要
为了促进向可再生资源的转型并解决废物污染问题，本研究将退役光伏组件回收过程中产生的废乙烯-醋酸乙烯（EVA）与松木锯末按质量比0:10、2:8、3.5:6.5和5:5共 pellet化，制备了混合燃料颗粒，并从多个维度进行了全面评估。结果表明：与纯锯末颗粒相比，混合颗粒的热值提高了21.88%–57.06%，其机械耐久性和抗冲击性均超过了99.5%，吸湿性最多降低了72.87%。低比例添加EVA可以有效降低颗粒的燃尽温度，点火温度的变化不超过5°C。EVA显著减少了CO2、NOx和硫化物的排放。质量比为2:8的颗粒灰分被归类为C型，其沉积和腐蚀风险最低。添加EVA降低了颗粒的总成本，其中质量比为5:5的颗粒总成本降低了31.76%。多标准决策分析表明，2:8的混合比例适用于对燃烧特性和灰分相关风险有严格要求的场景，而5:5的比例在其他方面达到了最佳平衡。本研究为废EVA的高值利用和清洁固体燃料的开发提供了技术支持，有助于能源的低碳转型。
引言
化石燃料的枯竭是每个国家都应在短期内解决的问题（Nobre等人，2019年）。全球能源消耗的快速增长凸显了向可再生能源系统可持续转型的必要性，这使得可再生能源的生产和高效利用成为21世纪最紧迫的挑战之一（Al-Ghussain等人，2021年）。可燃废物是一种普遍存在的可持续原料，由此类废物衍生的替代能源市场持续增长。利用废物进行能源转换具有两个显著优势：它缓解了废物处理问题，减轻了环境问题，同时提高了资源利用效率，防止了资源浪费。这种原料还含有生物质，其使用不仅减少了对化石燃料的依赖，还有助于实现更广泛的可持续发展目标（Baidoo等人，2025年；Tihin等人，2023年）。因此，越来越多的废物被用作燃料或燃料生产的原料，以增加替代能源的比例（Samal等人，2024年；Stan?in等人，2020年）。
乙烯-醋酸乙烯（EVA）是一种由乙烯和醋酸乙烯单体组成的聚合物材料。由于其强粘性，它常被用作粘合剂，用于粘合光伏组件的背板和玻璃。目前市场上主流的光伏组件是晶体硅（c-Si）组件，占全球光伏市场的95%以上（Ballif等人，2022年）。一个标准的c-Si组件由以下部分组成：玻璃（约70%）、铝框（约15%）、封装材料（约5%）、硅电池（约4%）和其他材料（如接线盒、铜线）。随着光伏组件“退役潮”的到来，中国和欧盟等地区相继发布了关于光伏组件回收的标准和法规，旨在提升其可持续发展潜力（Ali等人，2023年；Su等人，2024年；Wang等人，2024年）。传统的回收技术（如机械回收）回收效率低，而热解回收成本高且能耗大。这些问题导致了资源浪费，违背了可持续发展的理念（Deng等人，2019年）。有机溶剂脱封装目前是一种非常可行的方法：溶剂可以回收，该方法能够有效分离光伏组件的背板和玻璃（Deng等人，2022年）。然而，这种方法会产生大量的废EVA。根据国际能源署（IEA）的预测，到2030年全球将产生约800万吨退役光伏组件。据估计，到那时将产生约38万吨废EVA（Ma等人，2025年）。如果不加以利用，废EVA将导致严重的环境污染和资源浪费。目前关于废EVA的利用和处置的研究报告非常少，因此有必要进一步研究这种材料。
生物质由于其碳中性、可再生性和清洁性等特性，具有减少温室气体排放的潜力（Carpenter等人，2014年；HASTINGS等人，2009年）。然而，其某些特性限制了其广泛应用，如体积大、能量密度低和降解性高。因此，未经处理的生物质在运输、储存和燃烧性能方面仍有很大的改进空间（Dorokhov等人，2024b；Nath等人，2023年）。为了解决这些问题，将生物质原料转化为高密度颗粒是一种合适的方法（?arczyński等人，2025年）。近年来，生物质燃料颗粒的生产和消费迅速增长，欧洲是主要消费市场。特别是锯末颗粒已成为欧洲能源生产中传统能源的可靠替代品（García等人，2019年）。根据欧洲颗粒委员会（EPC）发布的燃料颗粒统计报告，2024年全球燃料颗粒产量达到4830万吨，消费量首次超过4500万吨。然而，在实际生产和使用过程中，发现单一材料制成的颗粒存在明显缺点，如机械强度低、热值低和灰分含量高。尽管建立了ISO 17225等国际标准，但市场上颗粒的实际质量仍存在问题，其中机械耐久性和体积密度是最常见的缺陷（Kamperidou，2022年）。这严重限制了燃料颗粒在全球的进一步推广和应用，如何解决这一问题已成为近年来的热点话题（He等人，2025年）。
先前的研究发现，废EVA具有高热值和低灰分含量，燃烧性能优异，适合作为燃料使用（Ma等人，2025年）。由于其高粘性，当EVA以一定比例与生物质颗粒混合时，不仅可以将大量废物转化为能源，还可以克服单一生物质材料制成的颗粒的缺点。研究人员之前的研究通过将塑料废物与生物质混合制备燃料颗粒取得了有希望的结果；例如，O?ate等人（2024年）使用聚乙烯和聚丙烯作为添加剂制备生物质燃料颗粒。这些塑料在热压条件下软化，能够包裹和粘合甜菜浆等生物质原料，进一步形成燃料颗粒。研究发现，当塑料添加比例为10%时，颗粒的机械性能显著提高，热值也随之增加；Samal等人（2024年）通过将低密度聚乙烯和聚苯乙烯与桉木混合制备燃料颗粒，获得了具有更好机械和燃烧性能的颗粒；Peng等人（2021年）使用废塑料作为粘合剂，与松木锯末混合制备燃料颗粒，颗粒的疏水性和热值显著改善。因此，某些塑料在提高颗粒性能方面表现出良好的协同效应。
中国是锯末的主要生产国。研究表明，中国每年产生约3.5亿吨林业废弃物。将锯末与废物混合制备颗粒将成为一个极具吸引力的市场领域（Nielsen等人，2020年；Xu等人，2022年）。因此，在本研究中，将松木锯末和退役光伏组件的废EVA按不同比例混合，制备了混合燃料颗粒。从多个方面进行了全面研究，包括机械性能、燃烧特性、气体产物和灰分组成分析以及燃料颗粒的成本分析。最后，通过多标准决策分析评估了燃料颗粒，以选择生产高质量燃料颗粒的最佳比例。本研究将废EVA转化为高性能燃料成分，相关结果有望为实现废物的高值利用、清洁能源生产和固体燃料的绿色可持续发展提供可行的技术解决方案。
章节片段
材料与方法
本节详细介绍了本研究中使用的原材料、制备过程和分析技术。
结果与讨论
本节展示并讨论了对燃料颗粒进行的全面评估结果。
结论
在本研究中，将退役光伏组件回收过程中产生的废EVA与松木锯末按不同比例（0:10、2:8、3.5:6.5和5:5）混合并制成颗粒，制备了混合燃料颗粒。从机械性能、燃烧特性、气体排放、灰分沉积风险和经济性能等方面进行了系统分析。结果表明，添加EVA显著提高了……
作者贡献声明
马志宇：撰写——初稿、方法论、数据整理。李东：可视化、调查、概念化。张飞龙：调查、形式分析、概念化。刘景阳：方法论、调查、概念化。马洪超：监督、软件、概念化。李建辉：监督、软件、概念化。郭宇文：资源获取、资金筹措、概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（2023YFC3906104）的财政支持。作者感谢审稿人通过许多相关评论和建议帮助我们改进了论文。
