网络首发||杨家宽教授团队：新能源固废资源化与污染控制研究进展和发展趋势
文摘
科学
2024-09-06 10:30
浙江
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在国家“双碳”战略目标的背景下，针对新能源产业迅猛发展所带来的固废资源化与污染防控问题，本研究综合运用文献综述和数据分析等方法，全面梳理了以光伏组件、风机叶片和动力电池为典型的新能源固废的资源化回收技术最新研究进展及产业实践，深入分析了不同技术路径的优劣与环境影响。根据研究结果，结合资源化回收得到不同产品的要求，提出了针对性的技术应用场景优化方案。为新能源固废的高效资源化提供了理论依据和技术支持，应对新能源废物管理的复杂性和挑战性。
华中科技大学二级教授，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，入选英国皇家化学学会会士（FRSC），华中科技大学环境科学与工程学院院长，国务院特殊政府津贴获得者。现担任教育部高等学校环境类教学指导委员会委员、中国环境科学学会常务理事、固废处理处置与资源化技术湖北省工程实验室主任、中国环境卫生协会工程管理专委会主任、Environmental Research、《华中科技大学学报（自然科学版）》《环境卫生工程》《能源环境保护》等国际国内期刊编委等学术兼职。1999年华中科技大学获得博士学位，剑桥大学材料与冶金系、牛津大学环境与地理系访问学者。主要从事固体废物处理处置与资源化、环境多介质污染协同控制技术研究。主持项目包括：国家重点研发计划项目、国家科技支撑计划、国家自然科学基金面上及重点项目等。以第一作者/通讯作者发表学术论文100余篇，包括环境领域权威期刊Nature Geoscience、Nature Cities、Environmental Science & Technology、Water Research等。授权发明专利30余项（包括美国专利3项），入选斯坦福大学“全球前2％顶尖科学家榜单”。共获省部级科技奖励6项，其中教育部自然科学一等奖1项、湖北省科技进步一等奖3项、湖北省技术发明一等奖1项等。
华中科技大学 环境学院 副教授，博士生导师。博士毕业于清华大学，在麻省理工学院完成博士后研究。主要从事无废城市资源循环与碳排放评价研究，主持科研课题30余项，以第一作者或通讯作者在Nature子刊及环境类权威期刊发表多篇高水平SCI论文。曾获生态环境部环境保护科技技术奖一等奖1次、二等奖2次、国际隧道协会（ITA）2021年度“超越工程”奖、第十五届霍英东优秀青年教师基金等。兼任中国环境科学学会循环经济分会副秘书长、委员，广东省环境科学学会固体废物专委会委员，深圳市环境科学学会固体废物专委会副主任委员等。邹庆芳1，胡广1，李朝阳1，段华波1,2,∗，杨家宽1,2,3,∗1. 长江流域多介质污染协同控制湖北省重点实验室，华中科技大学 环境科学与工程学院
2. 固废处理处置与资源化技术湖北省工程实验室
3. 煤燃烧国家重点实验室
1. 国家自然科学基金重点基金资助项目(52330004)
2. 国家重点研发计划资助项目(2023YFC3902803)
随着我国“双碳”目标的深入推进，风电和光伏产业规模日益增长，新能源汽车行业快速发展，电池储能技术也渐趋成熟。近年来，清洁能源和新能源产业技术得到了蓬勃发展，应用市场不断拓展。新能源领域将面临大量报废和退役的产品或设备，这类在新能源领域产生的固体废物，是“无废城市”建设面临的新难题，其兼具资源和环境的双重属性，成分复杂多样，资源化回收和污染控制难度高，成为目前研究的热点和难点。综述了典型新能源固废的资源化回收利用技术的最新研究进展以及产业实践和污染控制技术重难点，重点对比分析了太阳能电池、风机叶片和动力电池回收处理的不同技术特征，针对适用不同产品回收要求的技术进行了总结，进而提出了新能源固废资源化与污染控制技术发展方向和潜力，以期为推动新能源行业可持续发展提供依据，从而更好应对新能源废物管理存在的挑战。 随着国家“双碳”工作的持续推进，我国风电、光伏等清洁能源发展十分迅猛。预计到2030年，风电和光伏总装机容量将从2022年的739GW增长到1200GW；在交通领域，新能源汽车的比重预计将从2022年的26%增长至约40%；抽水蓄能装机量将从2022年的46GW增长到120GW。随之产生的将是大量新能源固废，如废弃光伏组件、风机叶片、废旧动力电池和储能电池等。新能源固废组分复杂，其中可能含有金、银等稀贵金属，但同时也可能含有铅、镉等重金属污染组分和其他有机污染组分，因此具有资源和环境双重属性。新能源固废是“无废城市”建设面临的突出难题，也是全球清洁能源发展的共性问题。基于Web of Science中的Science Citation Index Expanded数据库，分别以新能源固废（Renewable energy solid waste）、报废的光伏组件（Photovoltaic module）、晶硅太阳能电池（Crystalline silicon solar cell）、薄膜太阳能电池（Thin-film solar cell）、钙钛矿太阳能电池（Perovskite solar cells）、风机叶片（Wind turbine blade）、动力电池（Power batteries）和资源化（Recycling, reuse, recovery）作为主题检索词，论文类型包括研究性论文、综述论文和会议论文等，对2014—2023年之间该库收录的相关文献进行了检索分析，共查找到896010篇文献。结果表明，近十年来新能源固废相关研究在全球范围内的关注热度持续上升，发文数量排名前5位的国家分别是中国（393492篇）、美国（160166篇）、印度（43507篇）、英国（40702篇）和德国（36890篇）。进一步分析和选读部分文献，本文综述了新能源固废资源化回收利用技术的研究进展，重点总结了太阳能电池、风机叶片和动力电池回收处理的最新研究成果，并对未来发展趋势进行了展望。![]()
图1 2014—2023年新能源固废相关文章数量统计分析
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图3 热回收法处理风机叶片典型流程
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图4 废旧锂电池回收技术流程
邹庆芳, 胡广, 李朝阳, 段华波, 杨家宽. 新能源固废资源化与污染控制研究进展和发展趋势[J/OL]. 能源环境保护: 1-11[2024-09-03]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20240808.ZOU Qingfang, HU Guang, LI Zhaoyang, DUAN Huabo, YANG Jiakuan. Status and development trends of resource utilization and pollution control of renewable energy waste[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-11[2024-09-03]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20240808.
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2024年第3期
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编辑｜邵方嫄
审核｜金丽丽
