世界對風(fēng)能的日益依賴刺激了對風(fēng)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(zhì)的木材，夾在GFRP 之間以制造風(fēng)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(nèi)，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(fù)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(dāng)?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(zhì)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(fù)。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(gòu)建自己的復(fù)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(yīng)用。BioBalsa 由短纖維制成，這是莖稈的木質(zhì)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(fù)合材料預(yù)浸料進(jìn)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(guān)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(fēng)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?qū)ν艘廴~片進(jìn)行解構(gòu)和材料回收的技術(shù)。

　　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(shè)計和生產(chǎn)用于風(fēng)電葉片的BioBalsa

　　固瑞特（Gurit）是一家與風(fēng)能行業(yè)合作的先進(jìn)復(fù)合材料供應(yīng)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(shè)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(shù)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(jìn)行了測試并提供了有關(guān)我們需要走向的數(shù)據(jù)。接下來，我們將專注于對配方進(jìn)行調(diào)整，從而令 BioBalsa 的性能能夠滿足風(fēng)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(fēng)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(jié)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(shè)計和制造 BioBalsa 的生產(chǎn)設(shè)備。

　　用于風(fēng)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(fù)合材料的廣泛市場認(rèn)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(rèn)，要在不到兩年的時間內(nèi)完成所有這些任務(wù)，難度很大。如果他們的努力取得成功， BioBalsa 很快就會成為風(fēng)能行業(yè)不可或缺的一部分。

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