Nowy sposób recyklingu łopat turbin wiatrowych

Nowy sposób recyklingu za pomocą pirolizy wykorzystany w prawidłowy sposób zmieni technologię recyklingową obecnych turbin wiatrowych.

Wraz ze wzrostem globalnego zapotrzebowania na odnawialne źródła energii, jak energia pozyskiwana z wiatru, rośnie również kwestia zarządzania odpadami, w szczególności w odniesieniu do utylizacji łopat turbin wiatrowych. Łopaty zwykle zbudowane z trwałych materiałów kompozytowych, takich jak włókno szklane lub włókno węglowe wzmocnione żywicą, stanowią problem recyklingowy dla środowiska pod koniec ich cyklu życia, który zwykle trwa od 20 do 25 lat. Pilna potrzeba zrównoważonych metod utylizacji, poprowadziła naukowców z Litwy do nowej techniki recyklingu z wykorzystaniem pirolizy, oferując obiecujące rozwiązanie tego problemu.

Łopaty turbin wiatrowych są integralną częścią wykorzystania energii wiatru, jednak ich utylizacja stała się krytycznym problemem środowiskowym. Materiały kompozytowe, z których wykonane są łopaty, zapewniają trwałość i wydajność, ale jednocześnie sprawiają, że tradycyjne metody recyklingu są nieodpowiednie, głównie dlatego, że materiały te nie ulegają łatwemu rozkładowi i mogą być niebezpieczne dla środowiska, jeśli zostaną pozostawione na wysypiskach śmieci. Powszechne stosowanie nienasyconych żywic poliestrowych, tańszych niż żywice epoksydowe, ale zawierających szkodliwy styren, dodatkowo komplikuje ich utylizację. Po wyrzuceniu na wysypisko, styren może ulec wypłukaniu, zanieczyszczając glebę i wody gruntowe oraz stwarzając poważne zagrożenie dla zdrowia, w tym raka płuc.

Problem, z którym mierzy się dr. Samy Yousef i jego zespół z Politechniki w Kownie, we współpracy z Litewskim Instytutem Energetyki jest znaczący dla obecnego rosnącego trendu dotyczącego źródeł odnawialnych. Naukowcy zbadali zastosowanie pirolizy do recyklingu starych łopat turbin wiatrowych. Piroliza polega na termicznym rozkładzie materiałów w wysokich temperaturach w środowisku pozbawionym tlenu, co pozwala na rozbicie złożonych kompozytów na prostsze, łatwiejsze do przetworzenia formy. Proces ten nie tylko pomaga w oddzieleniu cennych materiałów, takich jak włókna węglowe, ale także przekształca żywicę w użyteczne produkty uboczne, potencjalnie znacznie zmniejszając wpływ na środowisko.

Zespół przeprowadził szeroko zakrojone eksperymenty na rzeczywistych fragmentach łopat turbin wiatrowych dostarczonych przez duńską firmę. Dzięki zastosowaniu specjalnego katalizatora w procesie pirolizy, udało się wyodrębnić z łopat olej bogaty w styren, który mógł być dalej przetwarzany lub ponownie wykorzystany, zmniejszając swój niebezpieczny wpływ na środowisko. Co więcej, włókna węglowe i włókna szklane odzyskane podczas procesu zostały oczyszczone poprzez utlenianie, przekształcając je w materiały wypełniające, które mogą poprawić właściwości mechaniczne nowych materiałów kompozytowych.

Jednakże badania nie zakończyły się jedynie na odzyskiwaniu materiałów. Zespół przeprowadził ocenę cyklu życia, aby ocenić wpływ pirolizy odpadów łopat na środowisko w porównaniu z tradycyjnym składowaniem na wysypiskach. Wyniki wskazały na znaczną poprawę kilku wskaźników środowiskowych, w tym zmniejszenie potencjału globalnego ocieplenia, zubożenie warstwy ozonowej w stratosferze oraz niedobór zasobów kopalnych i mineralnych, z poprawą w zakresie od 43% do 51%.

Pomimo tych obiecujących wyników, dr Yousef ostrzega, że metoda recyklingu nadal wiąże się z pewnymi wyzwaniami środowiskowymi, szczególnie związanymi z procesami obróbki końcowej, takimi jak mycie i utlenianie. Należy nimi starannie zarządzać, aby zapewnić ogólną trwałość metody. Idąc dalej, badania sugerują, że dalsze postępy technologiczne i wsparcie regulacyjne są niezbędne do pełnego zintegrowania tego nowego procesu recyklingu z szerszą strategią zarządzania odpadami z łopat turbin wiatrowych.

Szymon Ślubowski