Fonte dell’immagine：https://www.inlander.com/special-guides/researchers-at-washington-state-university-are-developing-a-process-to-safely-recycle-end-of-life-wind-turbine-blades-29910138
Le pale delle turbine eoliche sono state rapidamente adottate nello Stato di Washington per la loro attraente energia rinnovabile generata sfruttando il vento.
Secondo il Northwest Power and Conservation Council, le prime turbine eoliche nello Stato di Washington sono diventate operative nel 1998, ma il primo grande parco eolico, il Stateline Wind Farm lungo il fiume Columbia Gorge, è stato inaugurato nel 2001 e si è ampliato a più di 450 turbine nei successivi anni.
In media, una turbina eolica ha una durata di vita di 20 anni e le pale sono costruite in fibra di vetro e rinforzate con resina o plastica per ottenere la durata necessaria per funzionare sotto le sollecitazioni delle condizioni atmosferiche e dell’usura.
Alcuni residenti che sono contrari alle fattorie di turbine eoliche in Washington hanno sollevato preoccupazioni riguardo alle pale dei turbini non riciclabili.
Essi citano rapidamente le 1.000 pale dei turbini sepolte presso il Casper Regional Landfill in Wyoming.
Molti di questi primi turbini moderni stanno raggiungendo la fine della loro vita utile: il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti prevede di ritirare 10.000 a 20.000 turbine all’anno entro il 2040.
Il ricercatore Jinwen Zhang della Washington State University è stato motivato dalla necessità di trovare modi per riciclare le migliaia di turbine che stanno per giungere alla fine del loro utilizzo.
“Ecco perché è così urgente nel campo della ricerca; dobbiamo trovare una soluzione ecologica e economicamente sostenibile per riciclare questi materiali”, afferma Zhang.
Zhang, professore di ingegneria meccanica e dei materiali, ha iniziato la sua ricerca presso la WSU nel 2004 sull’argomento correlato dei materiali polimerici, con un’enfasi sulla sintesi, lavorazione, riciclo e sviluppo di applicazioni dei polimeri.
I materiali polimerici possono variare dalla plastica al nylon, al Teflon e persino alle fibre utilizzate nei giubbotti antiproiettile.
I prossimi passi di Zhang sono stati esaminare la ricerca attuale sulle strategie di riciclaggio per le pale delle turbine e determinare la difficoltà di riciclare le fibre di vetro.
“Le turbine eoliche sono fatte di materiali ad alta fibra, in particolare fibre di vetro”, afferma Zhang.
“Una volta che il prodotto è realizzato, non può essere ri-processato in modo simile alle bottiglie di plastica”.
Attraverso otto anni di ricerca, Zhang e il suo team hanno sviluppato un processo di solvente a bassa intensità e bassa tossicità utilizzando acetato di zinco come solvente delicato per rompere i pezzi delle pale delle turbine.
Zhang ha pubblicato la sua ricerca più recente sul riciclaggio delle pale delle turbine eoliche nella rivista Resources, Conservation, and Recycling ad aprile.
In questo processo, i ricercatori tagliano la pala realizzata in polimeri rinforzati con fibra di vetro in piccoli pezzi di 5 cm.
Successivamente, i pezzi vengono immersi in un bagno di solvente di sale organico e pressurizzati in acqua surriscaldata per circa due ore, il che rompe il materiale.
Una volta che i materiali sono stati scomposti, le fibre riciclate possono essere composte con una resina polimerica o altri materiali termoplastici come il nylon.
Il materiale viene trasformato in plastica iniettata contenente il 70% di polimero rinforzato con fibra di vetro riciclato.
Il nuovo materiale composito è molto più forte e può essere utilizzato per materiali estrusi.
La ricerca di Zhang ha dimostrato che i materiali compositi realizzati in nylon e materiali riciclati dalle pale sono tre volte più forti.
“Ci sono molte applicazioni per l’uso industriale che necessitano di rinforzo”, afferma Zhang.
“Quindi, hanno un componente nelle auto che ha bisogno di materiali rinforzati con fibra”.
Il nuovo processo è più efficiente e meno dipendente dall’incorporazione di nuovi materiali per rafforzare il prodotto riciclato, come dimostrato da altre ricerche sullo stesso argomento.
Il processo ha avuto successo nel scomporre i materiali, ma Zhang afferma che un ostacolo nella ricerca è stata la pressurizzazione, che ha richiesto il riscaldamento dell’acqua a 200 gradi Celsius.
“Uno dei problemi che esiste ancora è la temperatura, perché a una temperatura di circa 200 gradi Celsius, devi comunque ricorrere all’uso del reattore a pressione per questo processo”, afferma Zhang.
“Quindi, questo rappresenterà ancora un ostacolo significativo per l’implementazione su larga scala e la fattibilità economica”.
Il processo attuale di Zhang non consente il riciclaggio delle vecchie pale in nuove perché queste devono essere realizzate con fibre continue per mantenere la robustezza della pala, e non tagliate in pezzi come impiega il suo processo.
Zhang afferma anche che è difficile ampliare il processo di riciclaggio perché le pale sono solitamente realizzate in uno o due pezzi e spesso superano i 600 piedi di lunghezza.
Nessun impianto o vaso di reazione chimica può ospitare il processo che Zhang utilizza per riciclare i materiali in pale di tali dimensioni.
Sebbene stia ancora sviluppando un processo scalabile per riciclare efficacemente le pale in altri materiali, Zhang afferma che collocare le pale delle turbine eoliche in discariche è uno spreco totale.
Pensa che ci siano metodi migliori (anche se costosi) che possono comunque riproporre le pale come materiale di riempimento per altri scopi, come nel calcestruzzo.
Zhang spera che la ricerca e lo sviluppo sul riciclaggio delle pale delle turbine porti a nuovo valore aggiunto per i materiali di scarto.
Se il processo è semplice, sarà più facile per l’implementazione su larga scala e per essere economicamente sostenibile, afferma Zhang.
“C’è ancora spazio per migliorare il processo, e stiamo cercando di farlo a pressione ambientale per questo riciclaggio chimico”, conclude Zhang.
