研究人员对使用可化学回收的生物基材料制造风力发电机叶片的前景表示乐观，从而防止旧叶片在使用完毕后被填埋。美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）的专家对于采用生物衍生资源并且可以进行化学回收的风力发电机叶片的有希望的方法表示乐观，这可以在叶片到达使用寿命结束后避免进入填埋场。
他们的研究结果详细介绍在最新一期的《科学》杂志中。新开发的树脂是由生物源材料制成，其性能与传统热固性树脂制造的叶片相似，并且在某些旨在可回收性的热塑性树脂的性能上表现更佳。
为了展示制造潜力，研究人员利用一种他们称为PECAN（聚酯共价适应网络）的生物质树脂制造了一个9米的原型叶片。这种方法与当前的制造实践良好对接。目前，风力发电机叶片的使用寿命通常约为20年，随后进入机械回收工艺，例如被粉碎用于混凝土填充。PECAN代表了显著的进步，因为它允许通过温和的化学方法来回收叶片。
这种化学回收方法使得叶片的组件能够多次回收和重用，促进了相同产品的再制造，正如NREL的博士后研究员、论文首席作者Ryan Clarke所解释的那样。“如果操作得当，这种方法几乎提供了无限的可能性。”
Clarke指出，化学工艺可以在短短六个小时内完全分解原型叶片。
标题为“风力发电机叶片回收的生物质衍生热固体的制造和测试”的研究涉及NREL五个设施的研究人员，包括国家风能技术中心和BOTTLE联盟。他们展示了PECAN叶片的生命周期末期策略，并建议了针对每个组件的回收和再利用方法。
“PECAN方法在制造可回收的风力发电机叶片方面发挥了推动能源材料循环经济的重要作用，”NREL机械与热工程科学副主任Johney Green表示。
对PECAN树脂的研究始于创建可回收风力发电机叶片的最终目标，促使科学家探索各种原材料以实现该目标。用生物源糖类制成的树脂反驳了人们普遍认为可回收叶片无法有效工作的观点。
“仅仅因为某物是由生物衍生材料制成或是可回收的，并不意味着它必须表现不佳，”《科学》文章的通讯作者之一Nic Rorrer表示。他还回忆起对这种材料可能导致更大“蠕变”的担忧，即叶片可能会随时间失去形状。“这实际上辩驳了可回收组件无法产生高性能或可能遭受过度变形的普遍看法。”
由PECAN树脂制成的复合材料保持了其结构完整性，经过加速气候老化测试，并且可以在与目前用于风力发电机叶片的方法相当的时间内制造。
虽然风力发电机叶片可以延伸到与足球场一样长，但原型的尺寸有效展示了这一过程。
“九米是一个尺度，这使我们能够展示适用于60、80甚至100米叶片的所有制造过程，”该研究的合著者Robynne Murray表示。
其他来自NREL的合著者包括Erik Rognerud、Allen Puente-Urbina、David Barnes、Paul Murdy、Michael McGraw、Jimmy Newkirk、Ryan Beach、Jacob Wrubel、Levi Hamernik、Katherine Chism、Andrea Baer和Gregg Beckham。
美国能源部通过其高级材料与制造技术办公室和生物能源技术办公室对本研究提供资金，作为对BOTTLE联盟支持的一部分。进一步的研究和资金将帮助团队制造更大尺寸的叶片并研究更多生物源配方。
NREL是美国能源部的主要国家实验室，专注于可再生能源和能源效率研究与开发，由可持续能源联盟LLC运营。
