專家稱清潔能源技術需要設計成可回收利用的產品

據The Verge報道，像蘋果和三星這樣的公司並不是唯一製造難以拆解和回收的高科技設備的公司。太陽能電池板、風力渦輪機和電動汽車電池等關鍵清潔能源技術的製造商也是如此–與消費科技行業不同的是，該行業正慢慢開始扭轉其一些不可持續的設計做法，但在這方面卻沒有什麼行動。

電池、太陽能電池板和風力渦輪機都是應對氣候變化的重要工具。然而，這些技術的製造需要相當多的能源和資源，確保我們能夠持續製造更多的技術的最好方法是在使用結束后回收這些資源。但是今天，清潔能源的回收受到了阻礙拆卸的設計選擇的限制，包括超強粘合劑的廣泛使用。專家們說，如果為電動汽車製造超大電池和為風力渦輪機製造稀土磁鐵的公司轉向使用新的粘合劑，這些粘合劑可以利用光、熱、磁場等進行“脫粘”，或者轉向無膠設計，這種情況就會改變。

萊斯特大學的化學教授Andy Abbott表示：“為回收而設計的產品還沒有真正進入這個市場，”他最近與人合著了一篇關於可脫膠粘合劑及其在清潔能源中的潛在用途的評論文章。

Abbott說，相反，製造商傾向於“過度設計”其產品的安全性和耐久性。以電動車電池為例，它是由幾十個到幾千個獨立的、密封的電池在模塊和電池組中粘在一起組成的。雖然大量使用粘合劑有助於確保電池在路上不會散架，但它會使電池極難拆開，以便重新利用單個電池或回收鋰、鈷和鎳等關鍵金屬。

研究報告的共同作者、英國伯明翰大學的電動車電池回收專家Gavin Harper告訴The Verge：“目前，由於所有的東西都被粘合在一起，很多電池最終都會被撕碎。材料混合在一起，這使得回收過程中的後續步驟更加複雜。”

太陽能電池板和風力渦輪機的設計方式也是為了耐用，這使得回收具有挑戰性。大多數太陽能電池板是由塗在聚合物密封劑層中的硅電池組成的，這些聚合物密封劑將電池與防風雨的玻璃和塑料罩結合起來。雖然這種電子夾層設計意味着電池板可以在屋頂上暴露在大自然中幾十年，但整個電池板使用的粘合劑和密封劑使其在使用壽命結束時很難將組件分離乾淨。同時，風力渦輪發電機內的稀土磁鐵被塗在樹脂和膠水中，這可能會對任何想要回收和再利用該材料的人造成嚴重污染。一颱風力渦輪機可能包含數百磅的稀土元素，隨着世界上建造更多的電動汽車和更多的渦輪機，對這些金屬的需求將急劇上升。

Abbott說，製造商剛剛開始意識到，回收清潔能源技術內的關鍵材料對於鞏固長期供應非常重要–而且需要新的設計方法來促進這一目標。他表示：“真的只是在過去18個月左右，這種對話才開始出現。”

Abbott和Harper的新論文提出了一些潛在的路徑，以實現一個更可回收的清潔技術部門。雖然太陽能製造商不太可能在短期內消除粘合劑，但作者建議製造商可以轉向使用化學品、磁場、甚至是高頻聲波脈衝來解除粘附的粘合劑和密封材料。對於風力渦輪機磁鐵來說，在強磁場下失去粘性的粘合劑是行不通的，但是可以用熱量融化，或者在紫外線下脫粘的粘合劑可能是可行的。

使用較少粘合劑的設計可以幫助極大地改善電動車電池的回收。Harper說，如果電池能夠更容易地拆解到各個單元，那麼就可以更容易地回收陰極內的關鍵材料，包括今天很少回收的鋰。至少有一家公司已經在將無粘合劑的電池設計商業化。2020年，中國電池製造商比亞迪宣布了一種新的“刀片電池”，其特點是長而薄的電池，無需使用膠水就能夾在主電池組中。Abbott說：“就拆卸而言，它是微不足道的。”

英國斯旺西大學的電池存儲專家Jenny Baker說，對於那些不想放棄基於膠水的設計的電動車電池製造商來說，有“大量的方法”可以導致更多的可脫膠膠水。在她看來，挑戰將是開發能夠快速解粘的粘合劑，其過程可以在工業規模上完成。

Baker表示：“現在要做的是把一些科學知識運用到工程方面，以便我們能夠為真正的大規模回收做好準備，因為我們知道會有很多這樣的電池出現。”根據電動車和儲能市場的預計增長，Harper估計，到2040年，全世界可能有大約800萬噸的電池廢料需要回收。到2030年，類似數量的太陽能電子垃圾可能會湧入回收廠。

Baker說，為了說服製造商（和消費者）採用更有利於回收的粘合劑和無粘合劑設計，他們將需要保證這些替代品不會影響產品的耐用性或壽命，而在清潔技術領域，這通常是以幾十年為單位的。她懷疑，許多新的設計將不得不在壽命較短的產品中進行“路測”，因為過早失效 “風險較小”。

這可能包括消費技術市場，在那裡，像Framework和Fairphone這樣以可持續發展為導向的公司已經推出了模塊化和無粘合劑的筆記本電腦和手機，旨在輕鬆地被拆開。甚至像蘋果和戴爾這樣的行業巨頭最近也宣布了以可回收性為重點的宏偉目標和產品概念。Abbott已經與一家手機製造商就可以更容易地拆開屏幕的膠水進行了初步會談，儘管他說該公司還沒有接受這個想法。

最終，如果政策制定者開始強制要求，或者如果世界面臨製造這些技術所需的金屬和礦物的短缺，製造商可能被迫克服他們不願意為回收而調整產品設計。Baker表示，隨着清潔能源轉型導致對高科技金屬的需求激增，公司將不得不開始對他們的來源進行更多的創新。

Baker表示：“如果你能得到（某種資源），但它的價格非常高，這很糟糕，但你可以把價格轉嫁給消費者。如果你根本無法得到它，你就沒有生意。”