李希雯 王軼鐸
今年初,《中共中央 國務(wù)院關(guān)于全面推進(jìn)美麗中國建設的意見(jiàn)》的頒布拉開(kāi)了環(huán)?;厥盏拇竽唬和苿?dòng)各類(lèi)資源節約集約利用;加快構建廢棄物循環(huán)利用體系,促進(jìn)廢舊風(fēng)機葉片、光伏組件、動(dòng)力電池、快遞包裝等廢棄物循環(huán)利用;推進(jìn)原材料節約和資源循環(huán)利用,大力發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè);等等。據一篇名為《廢舊光伏組件流向何處》的新聞報道,廢舊光伏組件目前主要流向一些小微企業(yè)和個(gè)體戶(hù)等小作坊,他們拆解售賣(mài)鋁合金等有價(jià)值的部分,剩余部分采取堆砌、填埋或者焚燒的方式處理,幾乎不承擔環(huán)保成本。這些小作坊多藏身于村落或偏僻的地方,盡管設備簡(jiǎn)陋,但每天的處理量并不少。有學(xué)者認為,這一系列信息的背后是一大批風(fēng)電光伏設備即將退役的事實(shí)。就在今年1月份,挪威能源巨頭——挪威國家石油公司(Equinor)宣布,其將在今年內拆除全球首個(gè)浮式海上風(fēng)電項目中的全部浮式風(fēng)機。
實(shí)際上,近年來(lái),全球范圍內風(fēng)電和光伏設備正經(jīng)歷一波大規?!巴艘鄢薄?。這些退役設備中蘊藏著(zhù)大量的鋼鐵資源,如何高效地回收和再利用這些資源,已成為鋼鐵行業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)面臨的重要課題。為解答好這一課題,國家發(fā)展改革委等部門(mén)發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)退役風(fēng)電、光伏設備循環(huán)利用的指導意見(jiàn)》,為我國在該領(lǐng)域開(kāi)展工作提供了政策支持和方向指導。此外,全球主要國家和地區的企業(yè)、科研院所等在風(fēng)電和光伏設備退役及鋼鐵資源高效回收利用方面擁有不少先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗,可為我國開(kāi)展相關(guān)工作提供參考。
國外“風(fēng)光”設備回收利用技術(shù)成果
德國弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)和系統研究所(Fraunhofer IKTS)致力于開(kāi)發(fā)用于處理復雜廢棄物(如風(fēng)電和光伏設備)的高效金屬回收技術(shù)。2023年,該研究所創(chuàng )造性地研發(fā)出了雙面接觸硅太陽(yáng)能電池的高效回收技術(shù),采用先進(jìn)的分離技術(shù)和化學(xué)處理方法,提高了鋼鐵資源回收效率。其最新研究成果表明,通過(guò)濕法冶金技術(shù)可以有效地從廢棄的光伏組件中提取高純度金屬,從而實(shí)現資源的高效回收和再利用。該研究所與德國最大的光伏組件回收公司(Reiling GmbH&Co.KG)合作,工業(yè)規?;厥諒U棄光伏模塊中的硅,并將其用于制造新的PERC(發(fā)射極和背面鈍化)太陽(yáng)能電池。在首次試驗中,光伏電池的轉換效率為19.7%?!斑@一轉換效率雖低于目前最優(yōu)質(zhì)PERC太陽(yáng)能電池的效率,但肯定高于舊的廢棄組件中的光伏電池的轉換效率?!毕嚓P(guān)研究人員表示。在這個(gè)過(guò)程中,每年有大約10噸的硅從廢棄的光伏模塊中被回收,預計到2029年上升至每年幾十萬(wàn)噸。
作為世界領(lǐng)先的太陽(yáng)能光伏模塊制造商之一,美國第一太陽(yáng)能公司(First Solar)和美國環(huán)保署(EPA)在光伏設備退役和回收方面進(jìn)行了大量研究和實(shí)踐。該公司在2022年進(jìn)一步升級自身采用的材料分離技術(shù),大大提高了回收效率。該公司的設備能夠將光伏組件分解成可回收的材料,減小了廢棄物的體積并提高了資源利用率。在行業(yè)標準建立方面,美國環(huán)保署發(fā)布了一系列關(guān)于退役設備處理的指南,推動(dòng)了行業(yè)標準的建立,這些指南有助于確保退役設備得到有效環(huán)保處理和回收。美國第一太陽(yáng)能公司在其回收設施中采用了高度自動(dòng)化的拆解設備,這些設備能夠快速高效地拆解光伏組件,分離出玻璃、半導體材料和金屬等可回收材料,再對90%以上的回收組件材料進(jìn)行再利用。他們不僅回收玻璃和框架,還回收閉環(huán)半導體材料用于新模塊制造。相關(guān)統計數據顯示,2023年,該公司在全球的回收能力(光伏組件裝機容量)預計可達500兆瓦,顯示了其技術(shù)的規?;透咝?。第一太陽(yáng)能公司目前在美國、馬來(lái)西亞、越南、德國和印度運營(yíng)回收設施,截至2024年4月12日已回收光伏發(fā)電組件設備超過(guò)30萬(wàn)噸。經(jīng)過(guò)驗證,第一太陽(yáng)能公司的回收技術(shù)是可以擴展升級的,以適應未來(lái)的高產(chǎn)量。此外,第一太陽(yáng)能公司還開(kāi)發(fā)了閉環(huán)回收系統,通過(guò)這種系統,回收的材料可以重新用于生產(chǎn)新的光伏組件,實(shí)現資源循環(huán)利用。
在比利時(shí),歐洲光伏組件回收與循環(huán)利用協(xié)會(huì )(PV Cycle Belgium)在光伏面板回收方面取得顯著(zhù)進(jìn)展。2023年第1季度,該協(xié)會(huì )回收了404噸太陽(yáng)能面板,相比過(guò)去5年回收量顯著(zhù)增長(cháng)。這種增長(cháng)反映了其太陽(yáng)能面板產(chǎn)業(yè)廢棄物處理能力的提升和回收工藝的進(jìn)步。面對預計持續增長(cháng)的太陽(yáng)能面板廢棄量,該協(xié)會(huì )正在積極準備,包括擴大合作網(wǎng)絡(luò )、提高處理能力,以確保其能夠有效處理更多即將到達使用壽命期限的太陽(yáng)能面板。這種積極的回收行動(dòng)不僅有助于減少環(huán)境污染,還能創(chuàng )造專(zhuān)業(yè)回收工作崗位,促進(jìn)當地就業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展。
在奧地利,萊奧本礦業(yè)大學(xué)(Montanuniversitaet Leoben)研究團隊在光伏電池模塊回收方面進(jìn)行了詳細研究,提出了許多先進(jìn)的回收技術(shù)理念與研究成果,如濕法冶金技術(shù)和生物濕法冶金技術(shù)。這些技術(shù)能夠高效地回收光伏組件中的金屬,減少環(huán)境污染,提升資源利用率。該大學(xué)的研究團隊在2023年提出,通過(guò)生物濕法冶金技術(shù),可以利用特定的細菌將金屬從廢棄的光伏組件中提取出來(lái),過(guò)程環(huán)保且成本低。該大學(xué)的研究團隊還開(kāi)發(fā)了一種基于細菌的濕法冶金技術(shù),這種技術(shù)利用細菌分泌的酸性物質(zhì)將金屬從光伏組件中溶解出來(lái)。與傳統的化學(xué)方法相比,這種技術(shù)不僅更加環(huán)保,還能在較低的溫度和壓力下進(jìn)行,降低了能耗和成本。此外,該研究團隊還在不斷優(yōu)化這一技術(shù),提升其回收效率和金屬純度,以滿(mǎn)足工業(yè)應用需求。
在丹麥,維斯塔斯公司(Vestas)于2021年啟動(dòng)了CETEC(熱固性環(huán)氧樹(shù)脂復合材料循環(huán)經(jīng)濟)項目,研究發(fā)現了一種全新的化學(xué)工藝,通過(guò)重新調整風(fēng)機葉片材料的成分,可以使風(fēng)電葉片中的環(huán)氧樹(shù)脂重新分解為原材料,使其100%可回收。維斯塔斯公司于2023年2月份宣布與歐林公司(Olin)、斯特納回收公司(Stena Recycling)簽約合作,實(shí)現這一化學(xué)回收工藝的商業(yè)化應用。
我國回收利用退役“風(fēng)光”設備的4點(diǎn)思考
國外在退役風(fēng)電、光伏設備鋼鐵資源回收利用方面的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗,可以為我國鋼鐵企業(yè)提供重要的參考。實(shí)現高效的鋼鐵資源回收,不僅有助于解決退役設備帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題,還可以為鋼鐵產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn),推動(dòng)我國新能源產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展。在此背景下,圍繞進(jìn)一步發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè),筆者提出如下幾點(diǎn)思考:
一是建議相關(guān)部門(mén)加大對退役設備循環(huán)利用的政策支持力度,提供資金和技術(shù)支持,鼓勵企業(yè)在資源回收方面的技術(shù)創(chuàng )新。相關(guān)部門(mén)的引導和支持有助于企業(yè)克服技術(shù)和資金上的挑戰,加速技術(shù)推廣和應用。具體的支持措施可以包括以下幾點(diǎn):一是財政激勵,通過(guò)提供稅收優(yōu)惠、補貼和低息貸款等方式,鼓勵企業(yè)投資退役設備回收和再利用技術(shù);二是法規保障,制定和完善相關(guān)法律法規,明確企業(yè)在退役設備處理和回收過(guò)程中的責任和義務(wù),確保資源回收過(guò)程的規范化和標準化;三是市場(chǎng)準入,鼓勵更多企業(yè)參與退役設備的回收和再利用,通過(guò)市場(chǎng)化手段提高資源利用率,降低處理成本。
二是建議國內企業(yè)加大在資源回收技術(shù)方面的研發(fā)投入,引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù),并結合國內實(shí)際情況進(jìn)行再創(chuàng )新,通過(guò)持續不斷的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng )新,提高資源回收利用率,減少環(huán)境污染,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。技術(shù)研發(fā)和創(chuàng )新的重點(diǎn)領(lǐng)域可以包括:一是先進(jìn)分離技術(shù),開(kāi)發(fā)高效的分離技術(shù),能夠從復雜的退役設備中提取高純度的金屬資源,例如通過(guò)濕法冶金、生物濕法冶金等技術(shù),實(shí)現對光伏組件、風(fēng)電機組等設備中金屬資源的高效回收;二是自動(dòng)化拆解設備,研發(fā)和引進(jìn)自動(dòng)化拆解設備,提高退役設備的處理效率和資源回收率,例如第一太陽(yáng)能公司采用的自動(dòng)化拆解設備,可以將光伏組件分解成可回收的材料,大大提高了回收效率;三是環(huán)保處理技術(shù),加強對環(huán)保處理技術(shù)的研發(fā),減少資源回收過(guò)程中的環(huán)境污染。
三是建立和完善退役設備循環(huán)利用的標準規范,確?;厥者^(guò)程高效、環(huán)保。標準化的流程和規范不僅提高了回收效率,還確保了回收過(guò)程的安全性和環(huán)保性。標準規范的制定可以包括以下方面:一是制定針對不同類(lèi)型退役設備的回收技術(shù)標準,確保資源回收過(guò)程中的技術(shù)規范和質(zhì)量要求;二是制定退役設備回收的操作規程,指導企業(yè)在回收過(guò)程中的具體操作步驟和注意事項,確?;厥者^(guò)程高效安全;三是建立退役設備回收過(guò)程中的檢測和認證體系,確?;厥赵O備和材料符合相關(guān)標準和規范,提高資源回收的可靠性和質(zhì)量。
四是推動(dòng)形成退役設備循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)集聚區,促進(jìn)企業(yè)間協(xié)同合作,提高整體回收利用水平,通過(guò)產(chǎn)業(yè)集聚形成規模效應,進(jìn)而降低回收成本,提高資源利用率。產(chǎn)業(yè)集聚的具體措施可以包括:一是在具備條件的地區建設退役設備回收利用產(chǎn)業(yè)園區,集聚相關(guān)企業(yè)和研究機構,形成產(chǎn)業(yè)集群,通過(guò)集中處理和協(xié)同合作來(lái)提高資源回收效率和經(jīng)濟效益;二是搭建退役設備回收利用的公共服務(wù)平臺,為企業(yè)提供信息交流、技術(shù)支持、市場(chǎng)推廣等服務(wù),促進(jìn)企業(yè)間的合作創(chuàng )新;三是支持和推動(dòng)退役設備回收利用示范項目建設,通過(guò)示范項目的實(shí)施,總結經(jīng)驗、推廣應用,帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
《中國冶金報》(2024年09月20日 02版二版)