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。但由於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之間以製造風力葉片。至少有一家葉片製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，總部位於加拿大的INCA Renewtech公司將提供一種替代方案——一種可持續的生物複合材料，可以在葉片的任何位置取代輕木。
據該公司稱，這種由大麻纖維製成的INCA BioBalsa™具有與輕木相當的密度（每立方英尺10磅），並且由於其隨機放置的纖維，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性，並且與輕木不同，BioBalsa可以同時提供防潮和防火性能。
可持續的大麻纖維解決方案
BioBalsa的大麻來自加拿大大草原，那裡的農民種植這種植物作為蛋白質來源已經有20年了。INCA Renewtech董事長兼首席執行官大衛•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，製造出大約99%純纖維的紡織級材料，就可以用這種材料構建自己的複合材料。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已經開發了大麻植物的每個部分的應用。BioBalsa由短纖維製成，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複合材料預浸料進行全面的生產線試驗。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製成。
可持續製造是該公司商業模式的關鍵，這一方法在BioBalsa的製造中得到了證明。一份來自GreenStep Solutions的生命周期評估發現，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——這意味著碳會繼續被封存。」該公司還開發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的生產減少了107%的溫室氣體排放，並減少了93%的廢物產生。它產生的碳排放量比PET少164%，廢物產生量比泡沫生產少99.56%，耗水量少93%。
用於風電葉片的BioBalsa
固瑞特（Gurit）是一家與風能行業合作的先進複合材料供應商，被INCA Renewtech具有可持續性的BioBalsa項目所吸引。
在過去的幾個月里，INCA Renewtech一直致力於按照固瑞特的規格設計BioBalsa。
「我們有能力制定產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，「我們向固瑞特發送了一個與輕木非常相似的初始產品，他們對其進行了測試並提供了有關我們需要走向的數據。接下來，我們將專註於對配方進行調整，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的特定特性，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，並與其他材料競爭。由於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，「樹脂不會超過30%，無論是液體樹脂、干樹脂、光阻基還是混合基。未來我們可能還會進一步降低這個比例。」
已經與INCA Renewtech公司有過合作的IPCO AB公司，將設計和製造BioBalsa生產設備。該公司將採用Teflon™雙帶壓機，將材料進行固化、加熱，並施加平衡的表面壓力，以滿足所需的校準、材料厚度和密度，然後冷卻。IPCO設備將是一個連續的加工機器，能夠生產風葉片行業可能需要的加長長度的BioBalsa材料。
用於風力葉片的BioBalsa大規模生產將於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，以獲得新生物複合材料的廣泛市場認可。
Saltman對未來持樂觀態度，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，還必須實現大規模生產。」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不可或缺的一部分。（摘自compositesmanufacturingmagazine）
文章來源：榮格復材技術
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