试想一下曾经是高耸入云的风力发电机，它们转动着，为千家万户送去了清洁的能源。然而，随着时间的流逝，它们逐渐老化，被替换下来，堆放在荒漠的角落，成为了难以处理的固废。如何处理这批退役风叶，让全球回收行业陷入两难：焚烧会释放有毒气体，填埋占用土地资源。
近日，中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室及敦煌戈壁荒漠研究站的研究团队，在退役风机叶片循环利用上取得了突破性进展。他们携手中国地质大学（北京）、江苏海洋大学及中科碳汇（北京）科技有限公司等伙伴，巧妙地将退役或损坏的风力发电机叶片变废为宝，研发出一种新型多孔沙障，为风沙治理提供了独到的创新方案。相关研究成果已发表在《国际水土保持研究》上。
退役或损坏风力发电机叶片（a）和不同孔隙度新型多孔沙障（b）。受访者供图。破解困局：风电固废压力
风力发电因其清洁、高效、可再生等优点，成为我国能源发展战略行动计划的重要一环，我国已成为全球风电装机规模最大的国家。随着风电机组退役潮的到来，退役风电叶片成为我国急需解决的大型固体废弃材料。
“随着2000年前后安装的风电机组进入退役期，预计2025年将产生预计超过5万吨废弃叶片。”西北生态环境资源研究院研究员柳本立告诉《中国科学报》。
据了解，2023年我国推出《关于促进退役风电、光伏设备循环利用的指导意见》，强调将退役风电、光伏设备循环利用技术研发纳入国家重点研发计划相关重点专项。因此，如何更好地去处理退役风电叶片是摆在面前的一个难题。
“因为退役风电叶片的主体材料以玻璃纤维（GF）或碳纤维（CF）增强热固性树脂为主，材质难以降解，导致其在退役后难以处理。”柳本立表示，填埋和焚烧是最传统、最常用的处理方式，如果处理不当，会释放有害物质，严重污染土壤、水资源，从而影响粮食和饮用水安全。
因此，退役风电叶片的资源化、高值化利用十分必要且具有长远的环境效益和经济效益。为了解决这一问题，研究团队开始了深入的探索和研究。
风洞试验测试新型沙障。受访者供图。生态经济双赢：废弃叶片变身"超级沙障"
“西部风电场与沙害区的地理重叠，为'就地取材、就地治沙'提供了天然优势。"柳本立表示，传统防沙材料如秸秆、芦苇等存在易老化、强度低、原料紧缺等缺陷。
研究团队通过精密切割与结构优化工艺，将那些废弃的叶片变成了一块块具有多孔结构的模块化沙障。因为其特殊的材料性，这些沙障不仅抗弯强度高，而且在极端温差、强紫外线和高速风速的磨蚀测试中都能保持结构稳定。
“实验数据显示，新型沙障的抗弯强度是木质材料的14倍！”柳本立表示。他们还在风洞中进行了测试，结果显示，孔隙率为20%的沙障在防风和治沙方面表现卓越，能有效减少地表风沙流，形成稳定的凹形表面结构，截沙效率是传统材料的3倍以上，而且叶片材料寿命长，可以反复回收使用。如果流沙掩埋了沙障，还可以整体提起，实现长期固沙效果。
柳本立介绍："一个普通叶片大约能生产500-600块沙障，按荒漠地区典型沙障布设密度计算，每亩治沙工程可基本消纳1台退役风机材料。相较于传统方案，彻底避免了焚烧、填埋带来的二次污染。"
“我们希望防沙治沙事业能够与循环经济相互促进，实现可持续发展。”柳本立强调，下一步，研究人员将继续深入研究这种新型沙障的生态环境影响，并不断进行性能优化和应用拓展，包括开发智能施工机器人，解决人工在流沙区安装效率低的问题，为防沙治沙事业提供更多科技支撑。同时，也呼吁社会各界关注废旧风力发电机叶片的回收处理问题，共同推动循环经济和可持续发展，构建"叶片回收-材料改性-装备制造-工程服务"的全产业链模式。
相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2025.02.006
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