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微波辅助热化学法回收风电叶片复合材料废弃物:热解和溶剂解的实验评估及回收化学品表征

Microwave-Assisted Thermochemical Recycling of Wind Turbine Blade Composite Waste: Experimental Pyrolysis and Solvolysis Assessment and Reclaimed Chemicals Characterization

Alejandro Fresneda-Cruz, Gonzalo Murillo-Ciordia, Cecilia Chaine, Monique Bernardes Figueirêdo, Ignacio Julián · CIRCE - Centro Tecnológico
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期刊 / 来源Energy & Fuels
卷/期/页40 / 3 / 1699-1716
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关键词:风电叶片纤维增强复合材料回收微波辅助热解微波辅助溶剂解热化学回收纤维回收热解油循环利用

摘要整理

风力涡轮机是实现全球可持续发展和碳中和目标的关键,但其叶片由复杂材料组成,报废处理面临重大回收挑战。纤维增强复合材料(FRP)废弃物的报废处理目前主要采用填埋或焚烧方式,由于成本高和处理技术效率低,回收路线受限。本研究评估了微波辅助热解(MW-Pyr)和微波辅助亚临界溶剂解(MW-Solv)作为报废风电叶片(WTB)复合材料废弃物的化学回收策略,该废弃物由环氧树脂和聚酯基玻纤及碳纤维增强复合材料(FRP)组成。MW-Solv试验采用有机酸溶剂(乙酸)和路易斯催化剂(ZnCl₂或AlCl₃),在250°C下不足2 h内实现树脂完全降解,纤维回收率>95%,机械性能保持完好。MW-Pyr在350~400°C下达到近乎完全的树脂转化,通常产生60~73 wt%的热解油。油相成分中,聚酯树脂产生的邻苯二甲酸单体衍生物占20~40 wt%,环氧树脂产生的酚类化合物占70~95 wt%,显著超过常规加热报道的产率。MW-Pyr回收的玻纤和碳纤维保持了>90%的原始织构性能。总体而言,微波辅助工艺实现了树脂完全降解(100%)、高油产率(60~73 wt%)和纤维回收效率>90%。这些定量结果表明MW-Pyr和MW-Solv是风电叶片FRP废弃物循环利用的有效途径,支持其融入聚合物和化学品价值链。

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