29 августа 2023
Эти материалы могут стать альтернативой конструкциям из стекловолокна и пробкового дерева, которым место только на свалке
Wikimedia
Фонд зеленой инициативы Калифорнийского университета в Дэвисе (США) поддержал начальный этап исследований, которые собираются найти экологически безопасное решение проблемы утилизации ветряных лопастей, сообщает Cleantechnica.com.
Незеленые 10%
Ветряная энергетика во всем мире сталкивается с необходимостью перерабатывать или утилизировать огромное количество устаревших лопастей ветряных турбин. Именно эти части установок представляют самую большую проблему в ветряной энергетике: утилизировать можно почти 90% ветрогенератора, а 10% – лопасти, экологически безопасного решения по утилизации которых в мире пока не было найдено. Размер одной лопасти почти такой же большой, как размах крыльев Boing-747, длина составляет около 40 м, лопасть весит семь тонн, поскольку она рассчитана на воздействие сильного ветра. Срок службы лопастей составляет около 20 лет. Большинство изготовлены из стекловолокна и эпоксидной смолы, нанесенных поверх пробкового дерева, что ограничивает возможности их переработки. Утилизация этих 10% ветрогенераторов дорого стоит и влечет дополнительные выбросы углекислого газа при транспортировке отслуживших деталей.
Чаще всего лопасти оказываются на свалке. Согласно недавнему исследованию, в США к 2050 г. туда отправится более 2 млн т списанных лопастей. Во всем мире масса всех выведенных из эксплуатации лопастей к 2050 г. может достигать 43 млн т. Использование пробкового дерева в конструкции ветряков оказывает дополнительное разрушительное воздействие на окружающую среду. Быстрый рост ветроэнергетической отрасли привел к чрезмерному затоплению тропических лесов Амазонки в Эквадоре, в этом виновата бесконтрольная вырубка лесов. Дополнительно это нанесло ущерб общинам коренных народов в регионе. Кроме того, пытаясь отказаться от пробкового дерева, некоторые производители переходят на ПЭТ-пластики в ветряках, что увеличивает количество ПЭТ-отходов в окружающей среде.
Зеленой энергетике – зеленые решения
Между тем ветроэнергетика продолжит бурно развиваться. Например, это ключевая часть пути Калифорнии к углеродной нейтральности к 2045 г., отмечают авторы Cleantechnica.com. Китай, на долю которого приходится более половины мировой ветроэнергетики, планирует построить ветряную электростанцию, которая сможет обеспечить электроэнергией 13 млн домов к 2025 г. По мере развития ветроэнергетики поиск экологически безопасного решения проблемы утилизации лопастей ветряных турбин становится все более актуальным.
Фонд зеленой инициативы Калифорнийского университета в Дэвисе поддержал начальный этап поиска решений для создания биоразлагаемых, экологически чистых лопастей ветряных турбин. Эксперт по полимерным композитам, профессор кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Калифорнийского университета в Дэвисе Валерия Ла Сапонара предлагает изготавливать их из бамбука и мицелия – грибной корневой системы. Этой задачей заняты также Мишель Барбато из Департамента гражданского и экологического проектирования и группа студентов из лаборатории исследований, инженерии и науки передовых композитов. Они уже тестируют прототип, который представляет собой компостируемую лопасть ветряной турбины. В ней вместо стекловолокна и пробкового дерева использованы плетеный бамбук, мицелий и биомасса из сельскохозяйственных отходов. Ла Сапонара впервые начала работать с мицелием в 2019 г., когда искала альтернативу пластику, используемому в подкладках велосипедных шлемов. Мицелий является универсальным малотоксичным материалом с низким уровнем выбросов углерода. Его хотят сделать альтернативой таким неразлагаемым материалам, как полиуретан и акрил.
Экологическая проблема
Пока ученые ищут альтернативу действующим инженерным решениям в ветроэнергетике, свалки лопастей пополняются. На данный момент четыре страны Европы запретили подобные «кладбища турбин»: Германия, Австрия, Нидерланды и Финляндия, сообщают иностранные СМИ. Энергетики ЕС призывают к 2025 г. ввести общеевропейский запрет на такие свалки.
При этом количество предприятий, способных утилизировать ветряные лопасти в Европе, невелико. Технологии еще недостаточно развиты и недоступны в промышленных масштабах. Лопасти подлежат вторичной переработке лишь на 42-43%. Процесс переработки сложен: необходимо удалить все органические материалы, входящие в состав композитов, чтобы получить чистое стекловолокно и углеродное волокно с целью использовать их снова. Вторичное использование этих материалов возможно в строительстве, в транспорте, включая автомобили и аэронавтику. Эксперты уверены, что запрет свалок лопастей во всем Евросоюзе ускорит расширение масштабов технологий рециркуляции, а также рост спроса на переработанные материалы.
