Europa może stać się wysypiskiem zużytych łopat turbin wiatrowych trudnych do recyklingu, a naukowcy proponują już „gorące” rozwiązanie.
Energia wiatru jest określana jako jedno z „najtańszych i najłatwiej skalowalnych rozwiązań” kryzysu klimatycznego, jednak jej gwałtowny rozwój budzi coraz większy niepokój.
REKLAMA
REKLAMA
Turbiny rozsiane po Europie i otaczających ją wodach są projektowane tak, by wytrzymywały najtrudniejsze warunki: silne promieniowanie UV, gwałtowne porywy wiatru, skrajne temperatury, a nawet uderzenia piorunów.
Około 85–90 proc. masy turbiny wiatrowej da się poddać recyklingowi, ale wyjątkowo trwałe łopaty sprawiają, że pozostałe elementy trudno ponownie wykorzystać.
Łopaty turbin wiatrowych zapychają europejskie wysypiska
W efekcie wiele łopat turbin po wyłączeniu z eksploatacji – zwykle po około 20 latach pracy – trafia na wysypiska odpadów albo do spalarni.
Szacuje się, że ilość wycofywanych co roku łopat w Europie wzrośnie z 20 tys. ton w 2025 roku do 55 tys. ton do 2030 roku, gdy starsze farmy wiatrowe osiągną koniec okresu eksploatacji.
Stowarzyszenie branży wiatrowej WindEurope wprowadziło w ubiegłym roku dobrowolny, obejmujący całą branżę zakaz składowania łopat na wysypiskach.
Organizacja apeluje do unijnych decydentów, by zapisali ten zakaz w prawie, co – jak przekonuje – dodatkowo przyspieszyłoby rozwój zrównoważonych technologii recyklingu.
Łopaty turbin poddawane błyskawicznemu nagrzewaniu Joule’a
Naukowcy niedawno odkryli nowy sposób na „drugie życie” trudno poddających się recyklingowi łopat turbin wiatrowych: wystawiają je na krótki, bardzo intensywny impuls cieplny.
Badanie opublikowane w czasopiśmie naukowym Chem Circularity (źródło w Angielski) pokazuje, że tzw. błyskawiczne nagrzewanie Joule’a może przekształcić łopaty – zwykle wykonane z włókna szklanego zawierającego krzemionkę i żywicy polimerowej bogatej w węgiel – w węglik krzemu i grafen, czyli dwa cenne materiały dla przemysłu.
Łopaty były nagrzewane w kilka sekund do około 2 000°C. W tak wysokiej temperaturze węgiel reaguje z krzemionką, tworząc węglik krzemu – twardy, odporny na wysoką temperaturę materiał.
W takich warunkach węgiel może też przeorganizować się w grafen, materiał znany z ogromnej wytrzymałości oraz bardzo dobrego przewodnictwa cieplnego i elektrycznego.
Zespół badawczy ustalił, że dodanie rozdrobnionych łopat do innych materiałów jeszcze przed nagrzewaniem sprawia, że otrzymany produkt lepiej nadaje się do wytwarzania nowych łopat wirnika.
Wystarczyło zaledwie 0,3 proc. odzyskanego materiału (wagowo), aby żywica stała się twardsza i mocniejsza, a jej odporność na odkształcenia wzrosła o 27 proc. przy rozciąganiu i o 9 proc. przy zginaniu.
„Mieszaninę węglika krzemu i grafenu można ponownie domieszać do żywic używanych w nowych łopatach turbin wiatrowych, poprawiając ich właściwości mechaniczne i termiczne” – mówi główny autor badania, inżynier chemik i specjalista ds. inżynierii środowiska Bing Deng z Uniwersytetu Tsinghua w Chinach.
„To coś więcej niż recykling – to upcykling. Zamieniamy coś o niewielkiej wartości w materiał, który jest znacznie cenniejszy”.