Rýchlo rozpustná bio živica pomôže recyklovať lopatky veterných turbín
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 3. 9. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Hoci veterné turbíny vyrábajú elektrickú energiu prostredníctvom ekologického procesu, obrovské lopatky týchto turbín po opotrebovaní zvyčajne končia na skládkach. To by sa však mohlo zmeniť vďaka novej živici na biologickej báze, ktorá by umožnila rozložiť staré lopatky a recyklovať ich na nové.
Hoci sa konštrukcie jednotlivých výrobcov líšia, väčšina lopatiek veterných turbín obsahuje „kostru“ z uhlíkových vlákien, vnútorné jadro z balzového dreva alebo expandovanej peny a plášť zo sklených vlákien. V prípade uhlíkových vlákien aj sklených vlákien sa na spojenie jednotlivých vlákien používa epoxidová termosetová živica. Bohužiaľ, keď lopatka dosiahne koniec svojej prevádzkovej životnosti, čo je približne po 20 rokoch, je veľmi ťažké oddeliť všetky tieto materiály od seba na ďalšie použitie.
Je to spôsobené najmä tým, že živica sa nedá ľahko rozložiť, takže uhlíkové a sklenené vlákna sa z nej nedajú získať. Hoci bolo predložených niekoľko experimentálnych techník recyklácie lopatiek, niektoré z nich zahŕňajú drsné procesy, ktoré by pravdepodobne neboli zvládnuteľné v komerčnom meradle, zatiaľ čo iné znižujú kvalitu vlákien.
Výsledkom je, že staré lopatky sa zvyčajne len vyhadzujú alebo sa v lepšom prípade rozomelú a použijú ako plnivo do cementu. V snahe vyriešiť tento problém vyvinuli vedci z Národného laboratória pre obnoviteľnú energiu (NREL) amerického ministerstva energetiky alternatívnu epoxidovú živicu známu ako PECAN.
Jej názov je akronymom pre „PolyEster Covalently Adaptable Network“ (Polyesterová kovalentne prispôsobiteľná sieť) a táto látka sa dá vyrobiť z biologických surovín, ako je napríklad odpadový glycerol alebo iné cukry, ktoré nie sú konkurencieschopné v potravinárstve. Po počiatočných experimentoch na malých vzorkách výskumníci použili PECAN pri konštrukcii 9 metrov dlhej lopatky veternej turbíny, ktorá obsahuje hlavicu z uhlíkových vlákien, jadro z balzového dreva a plášť zo sklených vlákien.
Testy ukázali, že jej pevnosť v ťahu bola podobná pevnosti lopatiek vyrobených z tradičných živíc, rovnako ako jej schopnosť odolávať nepriaznivému počasiu. A čo je dôležité, na rozdiel od niektorých iných experimentálnych lopatiek vyrobených z ekologických materiálov, nebola náchylná na jav, pri ktorom sa lopatka časom deformuje.
Po ukončení týchto testov sa lopatka PECAN rozrezala na kocky, ktoré sa podrobili chemickému procesu nazývanému ako metanolýza. Tento proces rozpustil živicu približne za šesť hodín pri teplote 225 ºC, čo umožnilo úplne obnoviť pôvodné uhlíkové a sklenené vlákna. Získal sa pritom späť aj chemický katalyzátor, ktorý sa použil na vytvrdenie živice. A navyše sa získala zlúčenina s názvom polyol, ktorá vznikla ako vedľajší produkt depolymerizácie živice. Tá by sa mohla následne použiť v plastoch, ako sú polyuretány.
Vedúci výskumný pracovník NREL Nic Rorrer, spoluautor článku o štúdii, tvrdí, že 80 % materiálov použitých v lopatke (podľa hmotnosti) bolo nakoniec obnovených. Balzové drevo síce prešlo určitou stratou hmotnosti, ale ďalší výskum to môže pomôcť zmeniť.
„To, že je niečo biologicky odbúrateľné alebo recyklovateľné, neznamená, že to bude kvalitatívne horšie,“ hovorí Rorrer. „Skutočne to spochybňuje túto vyvíjajúcu sa predstavu v oblasti vedy o polyméroch, že nemôžete používať recyklovateľné materiály, pretože budú mať nedostatočné vlastnosti.“
Článok bol nedávno uverejnený v magazíne Science.
