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如今，新能源汽车、锂电池、光伏产品等“新三样”已成为中国制造的亮丽“新名片”。随着早期产品逐渐进入退役期，“新三样”如何实现高值循环利用，已成为一个备受各方关注的问题。
科研人员正在操作聚光太阳能热解装置。
早在十多年前，中国科学院广州能源研究所（以下简称：广州能源所）相关团队就已聚焦退役光伏组件、动力电池、风电机组等新兴固废，开展高值循环利用技术研究。经过十余年的科研攻关，团队所研发的技术不仅能将固废中锂、银、钴、镍等战略性矿产资源应收尽收，还大幅降低了核心工艺的能耗与碳排。今年7月，团队承接的“新能源器件循环利用能力提升项目”将于南沙启动建设。
本期《科技周刊》，记者深入采访广州能源所袁浩然研究员团队，解密他们研发的新兴固废高值循环利用系列技术。
死磕三大板块
让锂回收率达到99%
广州能源所副所长袁浩然研究员告诉记者，锂电池、风电机组、光伏组件这三类新兴固废中，富含很多重要的战略矿产资源，如锂、钴、锰、铜、银等，其中不少资源都依赖进口。为提升这些重要资源的回收效能，团队结合以往处理传统固废时积累的物理拆解、热解气化、湿法提取等核心工艺，在实践中不断摸索和解决问题，开展新兴固废资源化处理利用的科研攻关，最终创建了一套“有机无机混杂固废热化解构与定向重构”体系，这套方法能实现有机无机混杂体系的高效分离、无害处置与高值利用。
“具体来说，我们的体系核心可分为三个板块。”袁浩然告诉记者，第一板块是前端分离，即将“新三样”中的有机与无机分离，由于这类固废的集成度高、结合力强，前端分离的难度远大于传统固废处理。为此，团队专门开发了一系列相应技术，让有机物和金属资源能够高效地“各就各位”。
废晶硅光伏组件实现了资源化利用。
第二板块则是资源的高值利用。团队近年来通过不断的技术提升和工艺改良，显著提升了资源回收率。例如，以往磷酸铁锂电池中的锂回收率仅为84%~85%，团队通过开发一系列技术后，锂回收率达到了98%~99%。再如光伏组件中的银元素，团队在湿法提取过程中，采用氨基酸及生物有机酸等绿色浸出—还原体系，以温和、低能耗的方式实现银浸出率超过96%。
第三板块则是保障整个核心工艺的环境友好、能耗最低，尽可能减少二氧化碳等温室气体排放。“通过不断的技术改良，在核心工艺上，我们不断降低湿法工艺的用酸量与热解分离过程中的能耗。这些工艺的改良，不仅减少了能源、资源的消耗，还缩短了整个工艺流程，促进能耗降低30%，综合成本降低约40%。”
团队从基础机理探索到最终产业落地，耗时十多年，其间经历了大量试错，长年甘坐“冷板凳”，却始终坚持在这一领域默默耕耘。
随着“新三样”早期产品逐渐迎来退役潮，相关循环高值利用技术的作用越发凸显。
袁浩然说：“我们坚持这么久，就是觉得这件事对国家的长远发展有意义，我们不能等‘风口’来了再‘临时抱佛脚’。”
杀出实验室
万吨级“巨兽”在多地投产
袁浩然告诉记者，随着技术的成熟，四五年前，团队就开始与大型企业合作，进行新兴固废高值回收处理的工业化放大设备研发。
“我们在实验室做完小试后，便做了相对大一些的工业示范装置。在取得不错的效果之后，我们就与企业一起开展产业化的尝试。”袁浩然介绍，装置从示范到产业化，核心是要解决工业化设备的放大设计问题，“譬如我们的热解炉要做梯度热解，在实验室的小型设备上，我们能实现比较好的控制，但到了大型装置上，就一定要通过工业设计，解决能源供给、热解炉温度场分布等问题。所以，我们与五矿集团、格林美股份有限公司、中国资源循环集团等企业开展一系列合作，共同研发工业化放大装备。”
科研人员针对退役光伏组件、风机叶片和锂电池这三类“新兴固废”，开发了一套综合性回收工艺体系。
袁浩然介绍：“在推动成果转化和工业化放大过程中，我们遇到的最大困难是企业对新技术有顾虑，怕风险、怕不连续。而我们主动带着装备到企业现场做长周期中试验证，用数据说话。同时牵头制定了行业标准，让技术有规可依。企业看到了技术的规范性和稳定性，自然也就愿意和我们合作了。”
目前，团队和企业联合推出的这些工业化放大设备，已经做到年处置量万吨级。“无论是锂电池、光伏组件还是风电机组，我们每一项设备都可以实现万吨级的年处理量。”袁浩然自豪地表示。
记者了解到，这些万吨级处理设备已在广东、甘肃、内蒙古等地落地应用，“我们处理的退役光伏组件，每吨处理成本比传统方式降低近一半。与企业合作回收风电机组，树脂热解后得到可燃油气，玻纤重新用于建材，真正做到‘吃干榨尽’。这对保障我国新能源产业链闭环非常关键，如果退役器件不能绿色循环，新能源的‘绿色’就会打折扣。”
脑洞向未来
想让固废“自己治自己”
“我们并没有停止新技术的进一步开发。”袁浩然介绍，目前团队又开发了一种新技术，利用核电站产生的乏燃料来处理这些新兴固废，并在核电厂附近开展相关科研实验。“乏燃料是核电站反应后剩余的物质，它仍带有能量，我们利用乏燃料的剩余能量，用来实现‘以废治废’的目的。”
“下一步，我们会聚焦更复杂的退役电池全组分回收，以及低浓度稀散金属的深度富集，同时探索绿氢耦合热解等低碳工艺。我们的愿景就是让每一个退役器件都形成新的再造装备，让新能源真正实现从摇篮到摇篮的永续循环。”袁浩然说。
科研人员针对退役光伏组件、风机叶片和锂电池这三类“新兴固废”，开发了一套综合性回收工艺体系。
废光伏组件“吃干抹净”综合回收率超93%
针对废晶硅光伏组件回收难度大、污染风险高等问题，团队构建了一条绿色高效的全流程回收工艺，实现了从废晶硅光伏组件到高价值材料的资源化利用，综合回收率超过93%。整体工艺实现了从组件拆解、热解分离、分选和材料再生的全流程贯通，兼具高回收效率、低能耗和环境友好等优势，为废晶硅光伏组件规模化与资源化回收利用提供了切实可行的技术路径。
退役风机叶“骨肉分离”废树脂解聚率超99%
针对废旧风机叶片尺寸大、结构复杂、树脂基复合材料难以高值利用等问题，团队构建了一条“精准切割—连续热解—产物提质—纤维再生—污染控制”协同贯通的绿色高效全流程回收工艺，实现树脂基体的高效热解与玻璃纤维表面除炭保质，废树脂解聚率可达99%以上，再生玻璃纤维拉伸强度保持率达到80%以上。整体工艺实现了从废旧风机叶片拆解切割、连续热解、固相玻纤再生、气液产物提质到剩余物安全处置的全流程贯通，兼具规模化处理、高值化利用和环境友好等优势，为废旧风机叶片资源化回收和绿色低碳循环利用提供了可工程化推广的技术路径。
旧锂电池“粉碎泡澡”锂浸出率可达99.17%
针对退役磷酸铁锂电池正极材料（S-LFP）锂提取效率低、铁元素分离富集难、强酸浸出污染大等问题，团队成功研发了EDTA-2Na辅助超高速机械化学强化解离新技术，为退役磷酸铁锂电池绿色资源化利用提供了全新解决方案。
该技术在最优工艺条件下，锂浸出率可达99.17%，而铁浸出率仅为2.39%，有价元素铁、磷组分定向转化为磷酸铁，可进一步资源化利用，有效避免杂质干扰后续锂元素回收。该技术不仅解决了退役磷酸铁锂回收过程中效率与环保的核心矛盾，还实现了能源战略金属锂和铁的梯级利用，大幅提升了全元素回收附加值。
新能源器件循环利用能力提升项目
投下约4.5亿元7月在南沙开工
形成全链条技术体系
建设“公共大实验室”
培养复合型行业人才
如今，袁浩然团队已成功牵头申报了“新能源器件循环利用能力提升项目”，该项目已获得国家发展改革委正式批复，总投资约4.5亿元，计划于2026年7月在广州南沙开工建设。项目聚焦光伏组件、风电机组以及锂电池等退役新能源器件循环利用，服务“双碳”目标，保障能源安全，是目前我国唯一的国家级新能源循环利用重点项目。项目将建成智能拆解、热化解构、金属回收和综合支撑4个子平台，形成全链条技术体系。项目还将联合企业共建“科技+金融+产业”孵化器，推动技术产业化，为广东省乃至全国新能源产业提供重要支撑。
新能源器件循环利用能力提升项目
袁浩然介绍：“这相当于给全国的高校、科研机构、企业、协会建了一个新兴固废循环领域的‘公共大实验室’和‘中试母机’。以前各家的研发与验证只能针对单一环节或者单一器件，有了这个平台，就可以系统研究不同退役器件的循环利用，开发标准化评价方法，大幅缩短技术从实验室到产业化的周期。”
“这一项目将成为行业的技术策源地和标准输出地。我们计划建立开放共享机制，吸引全国科研团队和企业，同时依托平台为行业培养一批高素质的复合型人才，让‘化固废为资源’成为美丽中国建设的重要支撑。”袁浩然说。
咖啡渣变皮包
带香味赚外汇
除了“新三样”需要回收利用，在我们的生活中，每天都会产生很多废弃物。近期，记者走访花都区狮岭镇的箱包企业时发现，琳琅满目的包包虽然外形上和普通包大致相同，但它们使用的原材料却让人大感意外——咖啡渣。
用咖啡渣制作的皮包
“你闻闻这款小挎包，是不是自带一种咖啡的香味？”广州金圣斯箱包科技有限公司经理罗文娟向记者展示一款黑褐色皮包，材料是咖啡渣再生皮革，由咖啡渣和回收聚酯织物制成。
“现在，我们的咖啡包已开发了六七个款，主要销往国外，每个月可卖一两千个。”罗文娟告诉记者，欧洲和日本对咖啡渣包非常感兴趣。
咖啡渣再生皮革产自狮岭镇的一家环保材料企业，该企业负责人伍福平告诉记者：“我们将咖啡渣与回收的涤纶等树脂材料按照一定比例配比加工，就可以生产出自带咖啡香味的人造革。”此外，公司还在研发竹纤维、菠萝纤维、葡萄渣纤维制成的皮革面料。
文/广州日报新花城记者：武威
图/广州日报新花城记者：王维宣（除署名外）
统筹编辑：梁倩薇、嵇沈玲
