风洞试验测试新型沙障。受访者供图

■本报记者 叶满山

风力发电因清洁、高效、可再生等优点，是我国能源发展战略行动计划的重要一环，但曾为千家万户送去清洁能源的风力发电机在历经岁月侵蚀后，其老化的风电叶片会成为难以处理的固废。焚烧会释放有毒气体，填埋会占用土地资源，如何处理退役风电叶片，是全球回收行业面临的难题。

中国科学院西北生态环境资源研究院的研究人员与合作者，在退役风电叶片循环利用上取得了突破性进展。他们巧妙地将退役或损坏的风电叶片变废为宝，研发出一种新型多孔沙障，为风沙治理提供了创新方案。相关研究成果近日发表于《国际水土保持研究》。

风电固废处理困局

“我国是全球风电装机规模最大的国家，随着2000年前后安装的风电机组进入退役期，近些年将产生大量废弃风电叶片。”论文通讯作者、中国科学院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年我国发布《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，难以降解，导致其退役后难以处理。”柳本立介绍，填埋和焚烧是最传统、最常用的处理方式，但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，研究团队开展深入研究。

生态经济双赢

“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，将废弃的风电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能，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。

“一片普通风电叶片大约能生产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，彻底避免了焚烧、填埋产生的二次污染。”柳本立说。

“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，解决在流沙区人工安装效率低的问题，为防沙治沙事业提供更多科技支撑。同时，柳本立呼吁社会各界关注废旧风力发电机叶片的回收处理问题，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。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2025.02.006