世界對風能的日益依賴刺激了對風力渦輪機和為其提供動力的巨型葉片的需求。但由于輕木的短缺和飛漲的成本，滿足這些市場需求一直困難重重。輕木是一種堅固、輕質的木材，夾在GFRP 之間以制造風力葉片。至少有一家葉片制造商一直在葉片尖端使用聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚氯乙烯泡沫（PVC）泡沫，但它仍然需要輕木來為葉片的根部提供剪切模量。

　　在接下來的兩年內，總部位于加拿大的INCA Renewtech 公司將提供一種替代方案——一種可持續(xù)的生物復合材料，可以在葉片的任何位置取代輕木。

　　據(jù)該公司稱，這種由大麻纖維制成的 INCA BioBalsa ™具有與輕木相當?shù)拿芏龋苛⒎接⒊?0 磅），并且由于其隨機放置的纖維，其抗壓強度甚至比木材更好。INCA 表示，BioBalsa 比輕木和泡沫更具有成本競爭力和可持續(xù)性，并且與輕木不同，BioBalsa 可以同時提供防潮和防火性能。

　　可持續(xù)的大麻纖維解決方案

　　BioBalsa 的大麻來自加拿大大草原，那里的農(nóng)民種植這種植物作為蛋白質來源已經(jīng)有20 年了。INCA Renewtech 董事長兼首席執(zhí)行官大衛(wèi)• 索爾特曼（David Saltman）說：“大麻植物的高莖含有一些地球上最強的纖維，但未被充分利用，只是被用作馬的墊料和土壤修復。我們意識到，如果我們能夠加工和提煉大麻，制造出大約 99% 純纖維的紡織級材料，就可以用這種材料構建自己的復合材料。我們可以利用這些廢棄物，從低成本的原材料中獲得更高的價值。”

　　INCA Renewtech 已經(jīng)開發(fā)了大麻植物的每個部分的應用。BioBalsa 由短纖維制成，這是莖稈的木質部分，可作為取代玻璃纖維的增強材料。該公司正在為豐田公司的復合材料預浸料進行全面的生產(chǎn)線試驗。它還在為 Genesis Products 試驗一種名為BioPanels ™的膠合板替代品，該膠合板由大麻的長纖維制成。

　　可持續(xù)制造是該公司商業(yè)模式的關鍵，這一方法在BioBalsa 的制造中得到了證明。一份來自GreenStep Solutions 的生命周期評估發(fā)現(xiàn)，每立方米的BioBalsa 能夠封存260 公斤的二氧化碳。

　　INCA Renewtech 的首席營銷和銷售官卡米爾• 索爾特曼（Camille Saltman）說：“不僅在生長期會有碳封存，如果將產(chǎn)品放入風力渦輪機的葉片中——它的壽命為20 年或更長—— 這意味著碳會繼續(xù)被封存。”該公司還開發(fā)了能夠對退役葉片進行解構和材料回收的技術。

　　與輕木的切割和銑削相比， BioBalsa 的生產(chǎn)減少了107% 的溫室氣體排放，并減少了93%的廢物產(chǎn)生。它產(chǎn)生的碳排放量比PET 少164%，廢物產(chǎn)生量比泡沫生產(chǎn)少99.56%，耗水量少93%。

　　設計和生產(chǎn)用于風電葉片的BioBalsa

　　固瑞特（Gurit）是一家與風能行業(yè)合作的先進復合材料供應商，被INCA Renewtech 具有可持續(xù)性的 BioBalsa 項目所吸引。

　　在過去的幾個月里，INCA Renewtech 一直致力于按照固瑞特的規(guī)格設計BioBalsa。

　　“我們有能力制定產(chǎn)品以滿足非常具體的市場需求。”首席技術官加里• 巴爾塞斯（Garry Balthes）解釋說，“我們向固瑞特發(fā)送了一個與輕木非常相似的初始產(chǎn)品，他們對其進行了測試并提供了有關我們需要走向的數(shù)據(jù)。接下來，我們將專注于對配方進行調整，從而令 BioBalsa 的性能能夠滿足風力葉片任何部分的確切要求。”

　　Nauer 指出，BioBalsa 的特性，包括密度和材料的樹脂吸收率，將決定它最適合風力葉片的哪些部分，并與其他材料競爭。由于BioBalsa 天然纖維的特性，材料中樹脂的百分比相對較低。

　　“一般來說，樹木和植物通常都有可以將它們結合在一起的天然木脂素，所以我們實際上可以捕獲和利用木脂素作為粘合劑。”Balthes 說。

　　已經(jīng)與INCA Renewtech 公司有過合作的IPCO AB 公司，將設計和制造 BioBalsa 的生產(chǎn)設備。

　　用于風力葉片的BioBalsa大規(guī)模生產(chǎn)將于2024年初在工廠開始。與此同時，INCA Renewtech和固瑞特將通過獨立實驗室測試原型BioBalsa葉片，以獲得新生物復合材料的廣泛市場認可。

　　Saltman 對未來持樂觀態(tài)度，但也意識到障礙依然存在。“我們知道，不僅要在性能上、價格上有競爭力，還必須實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。”他承認，要在不到兩年的時間內完成所有這些任務，難度很大。如果他們的努力取得成功， BioBalsa 很快就會成為風能行業(yè)不可或缺的一部分。

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