“清洁能源”中最为“肮脏”的部分,有待解决

绿色技术研发已经走了很长一段路。然而,

清洁能源部门面临一个发展瓶颈,它产生的能源是可循环再生的,但它使用的基础设施却非如此。因此,美国国家可再生能源实验室已经将下个重大研究方向转为:如何实现“绿色技术基础设施”的回收。

“清洁能源”中最为“肮脏”的部分,有待解决

1.老化的风力发电叶片,只能丢弃一旁

在过去的十年中,复合材料的发展已能建造出用于风力发电厂的巨大的涡轮叶片。时至今日,已经可以生产出的涡轮叶片比波音747的翼展还要长。而随着风力发电所需的叶片增加,运输叶片的成本也随之增加。但当风电场需要更换老化的叶片时,人们通常将其丢弃在一旁以减少成本的投入。

这种浪费使绿色技术的倡导者感到担忧,这种情况并不只存在于风力发电中。分布式电源和微电网依靠电池进行工作但电池却难以回收处理,太阳能发电厂使用的面板很难甚至无法实现回收利用。

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2.绿色技术不仅要“绿色”,还要“循环”起来

位于科罗拉多洛矶山脉的国家可再生能源实验室(NREL)负责人马丁·凯勒(Martin Keller)表示,绿色技术必须发挥自己的作用解决上述问题。为此,他正在筹建有影响力的联邦研究实验室。

他说:“能源材料的再利用必须成为实验室任务的一部分。”这将是朝着循环经济迈出的重要一步,在这个世界中,废物被消除,材料会被一次又一次地使用。

自1970年代成立以来,国家可再生能源实验室(NREL)一直致力于在全球范围内推广采用太阳能,微电网,钙钛矿,生物质和其他绿色技术。

这回,凯勒(Keller)将NREL的职责范围扩大到开发尖端材料领域,与此同时最大程度地减少它们造成的浪费。他的宏伟计划是灌输一种理念,即无论在能源领域还是用于消费品的产品,其所涉及并使用的材料能够重新用于下一次(通常是更好的)迭代中。

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以风力涡轮机叶片为例,其使用的复合材料既轻又结实,可以有效地捕获能量。但是它们也无法实现回收再利用。为了解决这个问题,NREL目前正在研究替代材料。一种有可能实现的办法是利用热塑性塑料制成叶片,该叶片在加热时可以实现模制,而在冷却时可以硬化。热塑性叶片可以在现场制造,并且可以在其使用寿命结束时熔化并实现重新使用。

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4.塑料重获新生

在国家可再生能源实验室(NREL)庞大的研究组合中,塑料的重复利用和回收具有重要意义。 “制成瓶子的塑料是属于复杂分子。我们为什么不能将它切成小块,以便再次利用生产一个瓶子?”凯勒说。

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5.贝克汉姆与凯夫拉尔

贝克汉姆与国际合作者组成的团队共同创造了一种更有效的合成酶,可以分解PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯,一次性塑料的常见材料)。最初的酶来自日本一家回收工厂附近土壤中发现的细菌,这是已知的第一种降解塑料的细菌。但是这种酶(PETase,降解酶)不能足够迅速地分解PET,并实现大规模使用。

“清洁能源”中最为“肮脏”的部分,有待解决

而该团队发现了一种称作“凯夫拉尔(一种芳纶纤维材料产品)”的合成物,可以更快,更有效地降解塑料材料,而且在酶解构过程可以生产出更坚固的复合材料。到目前为止,专家已经证明了改法的可行性,但仍需要大规模应用来证明该酶的效用。

“清洁能源”中最为“肮脏”的部分,有待解决

实现循环经济转型可能还有很长一段路。将政府科学家与大型公司精准配对可以加快这一过程。凯勒说,“归根结底,未来五到十年至关重要,我们可以发现一些新的商业模式会应运而生”。回收再利用技术仍处于早期开发阶段,未来大有可为。 “我们生活在一个非常令人兴奋的时代。”


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