復(fù)合材料回收出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 90 年代，碳纖維在航空航天和汽車等行業(yè)中的普及率不斷提高。如今隨著復(fù)合材料的使用量不斷增加，以及報(bào)廢 (EOL) 法規(guī)/要求要求人們更好地了解回收并投資全球供應(yīng)鏈。但是直到如今，回收技術(shù)的商業(yè)化和回收能力建設(shè)的進(jìn)展依然十分緩慢。

此外，為了為復(fù)合材料廢物創(chuàng)造真正的閉環(huán)循環(huán)，仍存在諸多挑戰(zhàn)? 已解決的問(wèn)題包括：由于報(bào)廢的復(fù)合材料含有多種成分（纖維、基質(zhì)、涂層），回收復(fù)合材料的困難，正確采購(gòu)復(fù)材廢料，以及就最“環(huán)?！钡幕厥辗椒ㄟ_(dá)成共識(shí)。到2030年，預(yù)計(jì)將產(chǎn)生約11.5萬(wàn)噸碳纖維廢物，至關(guān)重要的是，該行業(yè)應(yīng)加大力度實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化流程和穩(wěn)健的供應(yīng)鏈，以減少非環(huán)保回收方法，并確保這些材料的普遍回收能力。（歐盟已經(jīng)制定了一些法規(guī)和提案，用于禁止填埋這一傳統(tǒng)的處理方式。）

與生物材料和節(jié)能設(shè)備一樣，回收利用是可持續(xù)發(fā)展這一更廣泛主題中的一個(gè)重要領(lǐng)域，但它也非常復(fù)雜，目前正在進(jìn)行各種各樣的工作來(lái)將其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。一些公司正專注于開(kāi)發(fā)更優(yōu)化的方法。其他公司將復(fù)合材料廢料加工并重新利用成各種最終產(chǎn)品，并通過(guò)提高產(chǎn)能做出積極貢獻(xiàn)。也有越來(lái)越多的項(xiàng)目展示了可回收最終產(chǎn)品的制造，通常采用閉環(huán)回收過(guò)程。

已知最早的復(fù)合材料廢物處置方法始于焚燒和填埋。由于顯而易見(jiàn)的原因，兩者都被認(rèn)為對(duì)環(huán)境不友好——焚燒會(huì)導(dǎo)致溫室氣體排放和額外污染物的釋放，而填埋除了是這種持久材料的短期解決方案外，還涉及類似的危害。類似的方法結(jié)合了燃燒和焚燒，將廢物成分轉(zhuǎn)化為熱量用于能量回收（電力），盡管焚燒方面仍會(huì)產(chǎn)生污染物（灰燼副產(chǎn)品）。

另一種燃燒形式是水泥窯共處理，它在水泥生產(chǎn)中用切碎的風(fēng)葉或其他復(fù)合材料部件代替煤炭等化石燃料。一組歐洲公司正在努力編寫一份生命周期評(píng)估（LCA）報(bào)告，探討通過(guò)這一過(guò)程處理EOL復(fù)合材料的環(huán)境影響，并指出，除了減少水泥生產(chǎn)的排放外，它還減少了對(duì)化石能源和原始原材料的需求。

機(jī)械回收、熱處理和化學(xué)處理回收是此后出現(xiàn)的其他回收方法，正處于不同的成熟階段，主要針對(duì)碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP和GFRP）的處理，以回收纖維。每種選擇對(duì)復(fù)合材料回收都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。

機(jī)械回收

機(jī)械回收涉及通過(guò)切割、粉碎、碾磨和/或研磨將報(bào)廢的復(fù)合材料部件物理分解成粉末和纖維回收物，以用作填料、注塑、3D 打印或其他工藝。這是一個(gè)快速簡(jiǎn)便的過(guò)程，可以產(chǎn)生“近乎完美的輸出”，并且比化學(xué)回收的能耗低得多。它通常也不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等有害氣體。然而，它的缺點(diǎn)是材料尺寸和完整性降低，特別是強(qiáng)度和拉伸模量性能降低，這意味著該材料的二次用途通常僅限于低價(jià)值選項(xiàng)，如用于制作填料和部分其他增強(qiáng)材料。

Fairmat（法國(guó)巴黎）是復(fù)合材料機(jī)械回收領(lǐng)域的重要參與者，它使用切割技術(shù)（結(jié)合機(jī)器人和機(jī)器學(xué)習(xí)）將 CFRP 廢料轉(zhuǎn)化為由 100% 高品質(zhì)再生碳纖維組成的 CFRP 芯片。據(jù)說(shuō)，這一工藝“保留了原始碳纖維固有的強(qiáng)度、耐用性和高性能特性”，適用于體育用品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和移動(dòng)出行等行業(yè)。該公司已經(jīng)簽署了多項(xiàng)碳纖維廢料再利用協(xié)議，其中包括與 Exel Composites、Hexcel 和 Dassault Aviation 等公司簽署的協(xié)議。

CFRP芯片（如圖所示）可以集成到各種布局中，以創(chuàng)建定制的復(fù)合材料層壓板和部件。（圖片來(lái)源Exel Composites）

Elevated Materials（美國(guó)加利福尼亞州加迪納）正在為 Toray Composite Materials America Inc.（美國(guó)華盛頓州塔科馬）提供類似的服務(wù)。根據(jù)一項(xiàng)為期 3 年的協(xié)議，Elevated 將重新利用 Toray 的航空航天廢料預(yù)浸料，包括切邊和全寬預(yù)浸料板。該公司通過(guò)機(jī)械方式將這些廢料縮小尺寸并進(jìn)行壓縮成型（Elevated Materials 稱此過(guò)程為“升級(jí)再造”），制成壓固化碳纖維片、板和塊，可用于運(yùn)動(dòng)器材、制造配件和無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域。

熱回收

熱是熱回收工藝中分解復(fù)合廢料的主要成分，目前可分為三種子方法 - 熱解、流化床工藝以及燃燒和焚燒。材料通常在受控條件下經(jīng)受高溫（450-700°C），因此除了所需的纖維外，所有物質(zhì)（樹(shù)脂）都會(huì)被燒掉。流化床工藝通過(guò)高溫空氣通過(guò)硅砂床分解復(fù)合材料基質(zhì)，釋放纖維和填料顆粒，從而回收纖維/填料之外的能量。熱解同樣使用極高的溫度分解樹(shù)脂和添加劑，通常使用各種熱源，留下可回收和再利用的短纖維。此外，該工藝的石油和天然氣副產(chǎn)品也可用作化學(xué)原料。

帝人株式會(huì)社（日本東京）和富士設(shè)計(jì)株式會(huì)社（東京）于 2022 年開(kāi)發(fā)了一種業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，旨在將富士設(shè)計(jì)的低環(huán)境影響“精密熱解”技術(shù)融入其中，從廢舊 CFRP 中生產(chǎn)出高質(zhì)量的碳纖維。據(jù)報(bào)道，該方法使用受控的加熱和冷卻，通過(guò)熱解回收更高性能的纖維，甚至可能回收樹(shù)脂。

來(lái)自Nakashima螺旋槳株式會(huì)社的玻璃纖維復(fù)合螺旋槳部件，熱解后的部件顯示纖維完好無(wú)損，表面沒(méi)有氧化損傷。

同樣，Thermolysis Co. Ltd.（臺(tái)灣臺(tái)中市）使用熱解來(lái)支持大規(guī)模再生碳纖維 (rCF) 生產(chǎn)，然后用于為客戶制造 rCF 紙和非織造材料（rCF 預(yù)浸料、中間層壓板和管道產(chǎn)品線）和 rCF 顆粒（非常適合注塑工藝）。

威立雅法國(guó)中西部回收與再利用公司（法國(guó)奧貝維利埃威立雅 RVD Centre-Ouest）與 Composite Recycling SA（瑞士埃庫(kù)布朗）合作開(kāi)展的三階段項(xiàng)目將在法國(guó)西部建立、擴(kuò)大和啟動(dòng)大規(guī)模熱解回收業(yè)務(wù)。威立雅專門從事無(wú)害廢物的收集和處理，而 Composite Recycling 的熱解將復(fù)合廢物轉(zhuǎn)化為纖維和熱解油最終產(chǎn)品。

通過(guò)熱解將回收的 CFRP 制成短切、無(wú)紡布和 3D 預(yù)制件形式是 Carbon Conversions（美國(guó)南卡羅來(lái)納州萊克城）公司追求的“商業(yè)規(guī)模的零廢物閉環(huán)制造工藝”的方法。2024 年 3 月，該公司推出了 re-Evo TDR，這是一款用 rCF 增強(qiáng)的 3D 打印長(zhǎng)絲。

熱回收仍然是保留復(fù)材廢料中原始纖維的有吸引力的選擇。它不僅能成功地將基質(zhì)與纖維分離，而且根據(jù)工藝的不同，分離后的纖維還能保持較高的機(jī)械性能?？赡艿娜秉c(diǎn)包括高能耗帶來(lái)的高運(yùn)營(yíng)成本以及過(guò)熱導(dǎo)致纖維表面損壞的風(fēng)險(xiǎn)。此外，雖然回收的纖維質(zhì)量高于機(jī)械回收，但其性能并不總是與原始材料相當(dāng)。

化學(xué)回收

化學(xué)回收試圖通過(guò)酸、堿和/或溶劑溶解現(xiàn)有的聚合物基質(zhì)，通常在高溫下進(jìn)行。最常見(jiàn)的方法是溶劑分解和水解；前者提供溶劑進(jìn)行解聚，而后者通過(guò)水的存在導(dǎo)致樹(shù)脂降解。化學(xué)回收通常保留干凈光滑的纖維，具有最大的機(jī)械性能，并具有較高的樹(shù)脂分解率。它的缺點(diǎn)包括化學(xué)品成本高，以及在此過(guò)程中產(chǎn)生的有害殘留物。

化學(xué)分解是一種可以使用酶分解聚合物基質(zhì)以供再利用的過(guò)程。例如，Ascorium（德國(guó)柯尼希斯溫特）使用這種類型的工藝來(lái)回收其聚氨酯 (PU) 復(fù)合材料，回收 95% 與聚異氰脲酸酯反應(yīng)的多元醇，以便在新的 PU 材料和零件中再利用。

另一家通過(guò)研究基質(zhì)回收來(lái)瞄準(zhǔn)復(fù)合材料可回收性的公司是旭化成（日本東京），該公司與微波化學(xué)公司（MWCC，日本大阪）合作，利用微波技術(shù)將聚酰胺 66 (PA66) 解聚的化學(xué)回收工藝商業(yè)化。然后將獲得的單體用于制造新的 PA66。雖然合作伙伴最初主要專注于回收聚合物，但最終的目標(biāo)是回收纖維增強(qiáng)聚合物。

Resolve Composites（加拿大新斯科舍省）由造船商于 2023 年創(chuàng)立，正在開(kāi)發(fā) ReceTT。雖然它本身不是一種特定的化學(xué)回收方法，但它確實(shí)支持不同類型的溶劑分解處理。通過(guò)對(duì)船頭部分進(jìn)行測(cè)試，Resolve 表示，與使用浸沒(méi)槽處理相同尺寸和幾何形狀的組件相比，使用 ReceTT 實(shí)現(xiàn)了完全的材料回收，溶劑使用量減少了 89%。該公司目前仍在開(kāi)發(fā) ReceTT 以供未來(lái)商業(yè)化。

復(fù)合材料回收前景

根據(jù) Stratview Research（美國(guó)密歇根州底特律）最近發(fā)布的一份報(bào)告，在行業(yè)和政府的推動(dòng)下，人們?cè)絹?lái)越傾向于回收和使用再生復(fù)合材料產(chǎn)品，這將確保這一新興市場(chǎng)的持續(xù)增長(zhǎng)。與這些發(fā)展相吻合的是，市場(chǎng)應(yīng)用的多功能性預(yù)計(jì)將增加，隨著回收量的增加，再生復(fù)合材料產(chǎn)品/材料的成本預(yù)計(jì)將下降?？偠灾M管未來(lái)仍有許多挑戰(zhàn)，但也有許多新的發(fā)展和舉措將使回收成為現(xiàn)實(shí)。

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