作为最具前景的清洁能源之一，风能目前面临着一个关键挑战：其快速的发展导致废弃风力涡轮叶片（WWTBs）的数量逐年增加，这要求在日益严格的环境法规下对其进行妥善处理。WWTBs主要由玻璃纤维增强聚合物（GFRP）组成，这些材料具有较高的耐腐蚀性和热稳定性。然而，目前仍缺乏统一且成熟的WWTBs处理方法。
尽管化学方法由于反应条件相对温和，能够回收高强度的玻璃纤维，但它们对反应器（如耐压性、耐酸碱腐蚀性）有严格要求，难以大规模应用于工业生产。此外，有机废液的处理也是一大挑战。特别是使用传统溶剂（乙醇胺、DMF等）或含有强酸强碱的溶剂系统的化学回收方法会产生有毒废液，对环境构成威胁。然而，Mumtaz等人（Mumtaz et al., 2024, Muzyka et al., 2024）采用醇解和氧化液化方法处理WWTBs，所得液体不含有毒成分，可作为反应介质回收。经过分离和提纯后，液相降解产物可以回收树脂单体双酚A（Yan et al., 2026）或氧化液化过程中产生的含氧化合物（OCCs，如乙酸和苯酚，Mumtaz et al., 2023）。尽管通过适当的技术手段可以减轻化学回收的缺点，但热解在规模化应用方面仍具有无可比拟的优势，这对于未来的工业应用具有重要意义。热解不仅适用于各种原料，尤其是像WWTBs这样的异质原料，而且支持每小时数百公斤的批量或连续处理（Cheng et al., 2025），使得WWTBs的处理适用于试点规模或大规模应用。目前，WWTBs与水泥的共处理已被证明具有商业可行性（Schindler et al., 2024, Yousef, 2026）。关于通过更环保、更高效的热解过程回收WWTBs中高价值纤维的研究正在进行中。例如，过程中产生的合成气和部分轻质焦油可以用于能源供应，系统甚至可以实现自我可持续性（Li et al., 2024a, Torres et al., 2000, Zhang et al., 2025）。此外，热解焦油中含有丰富的酚类物质，通过催化剂辅助（Song et al., 2026）或分阶段热解（Li et al., 2024b）可以实现酚类和含苯化合物的富集和回收。需要注意的是，由于风力涡轮叶片的成分复杂，热解过程中会释放NOx和多环芳烃（PAHs），温度是一个关键因素。我们之前的工作详细研究了热解焦油的成分，并提出了一种分阶段策略来减少污染物排放（Li et al., 2024b）。此外，尽管热解回收WWTBs会导致回收玻璃纤维性能下降，但可以通过工艺优化（Li et al., 2024a, Ren et al., 2026）或辅助低温热解（Lu et al., 2025, Xu et al., 2024）来缓解这一问题。因此，热解被认为是WWTBs回收的最有前景的方法之一。
回收的纤维可以重新用作复合材料的增强剂（Csapó和Kovács, 2025）、混凝土和砂浆的骨料（Saingam et al., 2025, Yang et al., 2025）以及声学/热绝缘材料（Feng et al., 2024, Xue et al., 2024）等。然而，纤维表面的残留树脂和热解炭渣可能导致界面兼容性差和在目标基体中的分散不均匀（Sam-Daliri et al., 2023, Xu et al., 2022, Yousef和Kalpokait?-Di?kuvien?, 2024），从而限制了这些再利用应用。许多研究表明，表面残留物或树脂基体颗粒会降低混凝土和水泥复合材料的压缩性能（Asokan et al., 2009, Correia et al., 2011, Tittarelli和Moriconi, 2010）。虽然表面残留物可以通过增加表面粗糙度来提高机械互锁性（Rahimizadeh et al., 2020），但由于其强度和刚度较低，它们也可能成为再利用产品中的失效起点（Zhang et al., 2021）。表面残留物对回收产品的整体影响取决于其数量和形态，而这些在热解过程中往往难以控制。因此，去除表面残留物对于实现风力涡轮叶片回收纤维的高价值利用至关重要，通常通过包括热解和后续氧化的两步法来实现。
以往关于风力涡轮叶片脱碳的研究主要集中在一步氧化上，而非两步过程。不同的回收途径会导致树脂基体和随后纤维性质的不同降解行为。一步处理的研究表明，温度而非气氛是控制玻璃纤维降解的主要因素（Feih et al., 2011, Jenkins et al., 2019）。然而，两步处理中使用的气氛显著影响了残留热解碳的不均匀局部热释放（Xu et al., 2023），这可能导致纤维表面出现明显的缺陷（Li et al., 2024a）。此外，大多数现有的氧化研究集中在碳纤维增强聚合物上（Corvo Alguacil et al., 2024, Dai et al., 2024, Ren et al., 2023）。碳纤维具有更高的耐温性，但其表面氧化改性是一个挑战，这与玻璃纤维的氧化问题有所不同。因此，关于两步回收方法中玻璃纤维在氧化后失效机制的研究仍然不足。
此外，研究人员最近采用了多种策略来降低处理温度，以减轻对纤维的热损伤。例如，膨胀（Xu et al., 2024）、催化处理（Yousef et al., 2024）和两步热解（Ginder和Ozcan, 2019）已被用于WWTB的纤维回收。然而，低温热解产生的炭渣往往具有较高的残留碳含量和较低的活性，给后续的氧化脱碳带来了挑战。这通常需要通过更高的氧化温度或更高的氧气浓度来补偿，以实现有效的碳去除，但这可能会对回收纤维造成更大的损伤。因此，需要进一步研究以确定适用于广泛热解温度范围的适当后续氧化条件，尤其是在低温端。此外，还需要进一步阐明在低温热解下未完全降解树脂的氧化机制，以指导未来高效脱碳策略的发展。
本研究确定了适用于350°C至500°C热解温度范围内回收清洁玻璃纤维的有效氧化条件。它系统地研究了后续氧化参数对WWTB回收纤维机械性能的影响，并利用灰色关联分析对参数敏感性进行了排序。重要的是，这项工作阐明了氧化过程以及残留炭渣与纤维表面之间的相互作用，并提出了两步热解后氧化方法的新纤维损伤机制。这些发现为优化WWTB回收的工业处理条件提供了重要指导。
