退役潮已至，新能源固废“新三样”如何变废为宝

（来源：中国环境网）

转自：中国环境网

30.4%，这是2025年清洁能源消费量在能源消费总量中的占比，包含天然气、水电、核电、风电、太阳能发电等。

“在全球气候变化与资源约束的双重压力下，以低碳化、减少化石能源依赖为核心特征的新一轮能源转型正在加速推进。”近日，中国工程院院士邢锋在第802次香山科学会议上表示。

然而，新能源体系并非“无废体系”，其运行依赖大规模材料投入与周期性装备更新。随着我国新能源产业的持续推进，一个更加棘手的难题浮出水面——如何挖掘新能源固废这座“矿山”，实现高效循环、变废为宝。

01　能源绿色发展的“最后一公里”

新能源固废处理与再利用，被视作能源绿色发展的“最后一公里”。

“当新能源产业从增量扩张阶段进入存量更新阶段，设备退役带来的固废问题将集中释放，并逐步形成系统性约束。”邢锋表示。其中，电动汽车动力电池、太阳能光伏板、风力发电机等“新三样”更是重中之重，已进入规模化释放阶段。

以风电产业为例，在“双碳”目标驱动下，预计2030年全球年新增装机容量将达到194吉瓦（GW）。“风机设计寿命为20至25年，预计2030年全球每年退役叶片复合材料将超100万吨。”中国工程院院士王玉忠指出，“退役叶片的高值化回收利用迫在眉睫。”

然而，目前废弃叶片的处置方式以直接丢弃、填埋、焚烧为主，存在资源浪费与环境污染的双重风险。

“退役新能源器件具有资源与污染二重性。”对此，中国工程院院士陈勇补充道，一方面，若处置不当，会释放有毒有害物质，造成水土污染；另一方面，退役新能源器件富含的锂、钴、镍等战略矿产资源，对外依存度均超75%。

随着全球资源竞争加剧、地缘政治不确定性持续上升，我国新能源产业“下游制造强、上游资源弱”的结构性矛盾日益凸显，关键矿产资源对外依存度居高不下，正日益成为制约产业链供应链安全稳定的突出风险。

“2025年，我国新能源器件固废总产生量超过100万吨，退役潮已至；未来将从百万吨级向千万吨级跨越，2030年将迎来全面爆发期。”陈勇强调，“因此，循环利用是保障资源安全、产业链安全与环境安全的关键。”

新能源固废已不再是环境治理问题，而是延伸为资源再配置问题，并进一步上升为国家资源安全问题。

“能否构建高效、低碳、可持续的循环利用体系，将在很大程度上影响我国由‘新能源大国’迈向‘新能源强国’的进程。”邢锋说。

02　亟须系统突破

“当前，新能源固废循环利用整体上仍停留在以资源回收为导向的初级阶段，普遍面临‘低值化利用’的路径锁定。”邢锋强调，根本原因是一系列基础科学问题尚未实现系统突破。

如何在复杂多组分体系中高效拆解、精准分离、高纯再生，背后是一整套尚未建立的物理化学规律体系。

首先，新能源装备在设计之初主要以服役性能为导向，内部呈现多材料、多界面、多尺度耦合的特征，而在长期服役过程中，经过热、力、电、化学环境的共同作用，微观结构持续演化，显著提高了解构难度。

“新能源固废普遍由多种材料高度耦合构成，界面结合强度高、组分分布复杂，传统依赖机械破碎或者高温处理方法，难以实现选择性分离。”邢锋指出，传统方法不仅导致资源损失与能耗增加，而且分离过程难以兼顾效率、选择性与环境友好性。

同时，新能源固废的现有回收路径多以“降级利用”为主，即将高性能材料转化为低价值产品。例如，退役光伏板经多道工序提纯后，将再生原料“降级”应用于有色金属、建材、化工等行业。

“这难以实现资源价值的‘等值甚至增值再生’。”邢锋认为，“新能源固废循环利用的关键不在于回收规模本身，而在于再生过程的质量与价值水平。”

然而，要实现这一目标，需要在原子与分子尺度上对材料结构进行修复与重构，使其重新具备甚至超越原有性能。

“这一过程涉及界面缺陷调控、相结构重构、能量状态调节等一系列复杂问题。”邢锋说，但目前相关过程的热力学边界、动力学路径、结构稳定性机制均尚不明确，导致高值化利用路径难以规模化推广。

在邢锋看来，循环利用的环境价值不仅取决于回收率，更取决于全过程碳排放水平。

“目前不同技术路径之间缺乏统一的碳足迹核算方法，难以对其真实减排效益进行科学比较。”邢锋认为，这不仅需要实现物质闭环，更需要实现数据闭环，将碳排放与资源流动信息转化为可计量、可核查的关键数据资产。

因此，面对新能源固废循环利用的多重约束，无法依靠单一技术解决。“必须构建覆盖‘设计-制造-使用-回收’的全链条重构路径，推动循环利用由‘末端治理’向‘系统设计’转变，由‘资源回收’向‘价值重构’升级。”邢锋说。

03　技术助力“变废为宝”

“人工智能（AI）与循环利用深度融合是破解这一难题的核心解决方案。”陈勇表示。

具体而言，依托物联网、大数据、区块链，可以实现风险监控、产量预测、回收路线优化等智能化管理。“引入区块链与物联网技术，建立从设备退役、拆解、提纯到再利用的‘全生命周期可信数据空间’，保障材料溯源与碳足迹认证的透明性。”邢锋说。

此外，AI赋能机器识别、智能拆解技术，可以有效提升稀有金属、高分子材料回收效率与高值再生水平。例如，在拆解与分选环节，加快发展智能化与自动化技术，通过多源信息感知与算法优化，能实现退役产品的快速识别与安全分级处理。

“同时，AI助力构建全流程污染物协同控制、资源-能源-环境-经济多维评价与智能调控体系。”陈勇指出，这有助于实时打通物质流、能量流、价值流与信息流，实现降本增效与污染防控的双重目标。

“通过建立产品级唯一标识，实现材料流动与碳排放的全过程追踪，并结合数字孪生等技术手段，对回收过程进行动态优化与决策支持。”邢锋指出，这既需要关键技术的单点突破，又应走向协同集成。

因此，放眼未来，还应当布局一批具有颠覆潜力的前沿技术，以实现循环利用的根本性突破。

“绿色溶剂体系与生物冶金技术为替代传统高污染化学过程提供了新的可能。”邢锋举例称。同时，针对难处理的复合材料等，应开发针对特定化学键的催化体系，实现材料结构的精准解离。

“总而言之，通过调控物质转化路径，实现从‘强力破坏’到‘精准调控’的转变。这不仅是技术层面的进步，还代表着循环利用理念从‘粗放处理’向‘精细重构’的深刻演进。”邢锋强调，“最终目标不仅在于减少废弃物，还在于重构资源利用方式，实现人与自然协同发展。”

“未来全球竞争既是能源技术和制造能力的竞争，又是资源循环体系韧性和绿色循环能力的战略竞争。”中国工程院院士杜祥琬呼吁，应通过新能源固废的高质量循环利用，将环境负债转化为未来的战略资产。