行业洞察 | 新型聚合物树脂：有一天，我们会将风力涡轮机叶片回收成美味的小熊软糖

原文：One day, we will recycle wind turbine blades into delicious gummy bears[9/4/2022]

撰文：John Timmer

编译：刘唐诗

文章来源：Arstechnica

根据全球风能委员会的数据，风电是一个快速发展的行业，仅在 2020 年，新装置就增加了 53%。巨大的玻璃纤维叶片可以长达半个足球场，并且不断变大——叶片越大，产生的电能就越多。当叶片的寿命超过涡轮机的机械部件时，就会出现问题。它们通常被送往垃圾填埋场，这削弱了可持续能源生产的整个概念。

密歇根州立大学的化学工程师约翰·多根（John Dorgan）提出了一种新型聚合物树脂，它不仅可以回收用于新一代涡轮叶片，还可以用于广泛的商业应用。其中包括制造汽车尾灯、尿布、厨房水槽——甚至是可食用的小熊软糖。他本周在芝加哥举行的美国化学学会会议上描述了他的研究。

“有一天，

我们会将风力涡轮机叶片

回收成美味的小熊软糖”

旧的风力涡轮机叶片通常被送往垃圾填埋场，这反而削弱了可持续能源生产的概念。

Dorgan 将他的方法称为“分子灵活性”，部分灵感来自他曾经读过的 Isaac Asimov 的一篇文章，该文章描述了人们能够将原始质子、中子和电子重新合成为他们想要的任何东西的未来。“这几乎就像星际迷航中的复制器，他们可以将原子制造成任何他们想要的东西——冰淇淋花车、新衣服，或者你有什么，”多根在 ACS 会议的新闻发布会上说。“当然，我们离复制器的想法还有很长的路要走，但我们确实从这些东西中汲取了一些灵感。”

Dorgan 长期以来一直在使用他最喜欢的聚合物之一：聚乳酸，或 PLA，最初是为制造可生物降解的可持续包装而开发的。PLA还可以用作纤维来制造纺织品和服装。多根目前由能源部资助的项目涉及研究如何以更节能的方式制造风力涡轮机叶片。所以很自然地，他想知道 PLA 是否可以用作可回收的粘合树脂。

密歇根州立大学的 John Dorgan 举起一块由新的可回收树脂制成的面板。

Dorgan 实验室通过将 PLA 溶解在一种称为甲基丙烯酸甲酯 (MMA) 的合成单体中制成了他们的新型复合树脂，从而产生了一种糖浆状树脂。他们使用真空压力将树脂拉过玻璃纤维，使树脂硬化成固体玻璃纤维面板。这些面板可以通过将它们溶解在新鲜单体中来回收，使研究人员能够为下一代风力涡轮机重新铸造新面板。“聚合物回收总是从一个应用程序回到同一个应用程序，”他说。“我们可以用这些材料做到这一点。我们已经经历了几个周期，我们已经证明机械性能是可以维持的。”

下一步是制造一些中等尺寸的涡轮叶片并在现场进行测试。但多根承认，他的树脂还没有准备好扩大到满足风力发电行业当前需求所需的水平。他的实验室工艺生产的生物塑料还不够，想出一个大规模的生产工艺需要一些时间。

幸运的是，还可以将树脂重新用于其他应用，包括下行周期和上行周期。对于前者，将材料撕碎，也许在混合物中加入更多的聚合物，这将非常适合注塑成型，这是一种常见的塑料制造技术。Dorgan 还生产了一种人造石，然后他用它来制作一个全尺寸的厨房水槽和 MSU Spartan 标志。

Dorgan 用树脂级合成酸钾，制作了可食用的小熊软糖。

除了简单的机械加工之外，Dorgan 发现他可以对这些材料进行化学改性，以用于更多的升级周期应用。“我们实际上可以使用简单的碱（如碱性溶液）消化 PLA 聚合物的一种成分，”他说。“想想厨房里的小苏打或发酵粉——就其化学活性而言，它们相当温和。”

这将 PLA 分解为一种称为单乳酸的对环境无害的代谢物，并使 Dorgan 能够回收材料中的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)——通常称为有机玻璃，用于制造窗户和汽车尾灯。升高温度可以将 PMMA 转化为聚甲基丙烯酸，这是一种用于尿布的高吸水性聚合物。碱性消化的另一个副产品是乳酸钾，Dorgan 能够将其纯化用于食品级应用。他甚至在实验室里用它来制作小熊软糖。

没错，他吃了那些没有任何不良影响的小熊软糖。“来自植物的碳原子，如玉米或草，与来自化石燃料的碳原子没有什么不同，” Dorgan说。“这都是全球碳循环的一部分，我们已经证明，我们可以从田间的生物质到耐用的塑料材料，再回到食品。”

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