清洁能源部门面临一个主要的绊脚石。它产生的电力可能是可再生的，但它使用的基础设施远非如此。
在过去的十年中，复合材料的进步使得建造巨大的涡轮机叶片成为可能。有些叶片现在的长度甚至超过了波音 747 的翼展。随着叶片的增大，运输成本也随之增加。当风电场需要更换老化的叶片时，现在通常更便宜的做法是将它们留在地上。
这种浪费令绿色技术的倡导者感到烦恼，而且它不仅限于风力发电。分布式发电和微电网依赖于难以处理的电池。太阳能发电场使用难以甚至不可能回收的面板。
对于科罗拉多州落基山脉的美国国家可再生能源实验室（NREL）负责人马丁·凯勒来说，如果绿色技术要实现其主张，这种矛盾就不能继续下去。为了解决这些问题，他正在重塑这个有影响力的联邦研究实验室。
他说：“能源材料的再利用需要成为其设计的一部分。”这将是迈向循环经济的重要一步，在循环经济中，废物被消除，材料被一遍又一遍地使用。
自 1970 年代成立以来，NREL 一直在全球范围内率先开展太阳能、微电网、钙钛矿、生物质和其他绿色技术的采用工作。事实上，正是 NREL 的复合材料研究推动了现在被丢弃在田野中的巨型涡轮机叶片的增长。
凯勒扩大了 NREL 的任务范围，使其不仅限于开发尖端材料，还要尽量减少它们产生的浪费。他的宏伟计划是灌输一种理念，即产品中使用的材料，不仅在能源部门，而且在消费品中，都要被回收利用于下一个（通常更好）的迭代。
以风力涡轮机叶片为例。它们的复合材料轻巧而坚固，可以有效捕获能量。但是它们也无法回收。为了解决这个问题，NREL 目前正在研究替代材料。一个有希望的想法是用热塑性塑料来制造叶片，这种塑料在加热时可以成型，但在冷却时会变硬。热塑性叶片可以在现场制造，并且可以在其使用寿命结束后熔化并重新利用。
“为什么不使用新材料，以便可以将旧风力叶片带回并回收利用呢？” 凯勒问道。
塑料的新生
在 NREL 庞大的研究组合中，塑料的再利用和回收占有重要地位。“瓶子里的塑料是一个复杂的分子。为什么我们不能把它切成碎片，以便我们可以再次制造同样的瓶子？”凯勒说。
NREL 高级研究员格雷格·贝克汉姆正试图通过专注于生物而不是机械回收来实现这一目标。
用 PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）制成的一次性塑料通常会被分解成小薄片，然后再熔化成新的 PET。但是，这种新材料会降解，使其不如原始材料有用和有价值。屡获殊荣的化学家贝克汉姆正在研究使回收塑料与原始塑料一样强，甚至更强的工艺。
贝克汉姆与一个国际合作团队一起，创造了一种更高效的合成酶，它可以分解 PET。这种原始酶来自最近在日本一家回收厂周围的土壤中发现的细菌——这是第一个已知可以降解塑料的细菌。但是，酶 PETase 不能足够快地分解 PET 以进行大规模使用。该团队无意中设计的合成版本，工作速度更快，效率更高，并且酶的分解过程可以生产出更强的复合材料，如凯夫拉尔。到目前为止，贝克汉姆已经证明了可行性，但需要证明该酶在大规模应用中的实用性。
转向循环经济可能需要很长时间。将政府科学家与大型企业配对可以加快这一进程。
凯勒说，最终，未来五到十年“对于观察所有这些将出现哪些新的商业模式至关重要”。回收技术仍处于开发的早期阶段，还有巨大的潜力可以做更多的事情。“我们生活在一个非常激动人心的时代。”
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