Téma

Recyklace lopatek větrných elektráren: od mostů a laviček až po výrobu gumových medvídků

Lopatky větrných elektráren představují velké množství doposud těžko recyklovaného odpadu. Cesty k jeho zpracování sice existují, jsou ale technicky i ekonomicky náročné, takže na ně výrobci a provozovatelé často rezignují. Vysloužilé lopatky či jejich části lze přitom využít buď přímo k novému účelu – třeba jako městský mobiliář, nebo rozložit a poté proměnit v materiál využitelný například pro stavebnictví. Cestou, k níž se postupně výrobci přiklánějí, je myslet na následnou recyklaci už při výrobě a volit takové materiály, které jsou snáze znovu zpracovatelné.

• 
  Recyklace lopatek větrných elektráren: od mostů a laviček až po výrobu gumových medvídků
  Recyklace lopatek větrných elektráren: od mostů a laviček až po výrobu gumových medvídků

Text: Kateřina Hubertová • Úvodní obrázek: redakce Material Times

Větrné elektrárny jsou sice dobrým zdrojem obnovitelné energie, na druhou stranu po skončení své životnosti produkují odpad, který je obtížné recyklovat. Rozřezané vrtule tak prozatím končí většinou na skládkách. Do roku 2050 dosáhne podle vědců z University of Cambridge celosvětový roční objem odpadu z lopatek 43 milionů tun, přičemž 40 procent tohoto odpadu připadá na Čínu, 25 procent na Evropu, 16 procent na Spojené státy a 19 procent na zbytek světa. Výrobci i provozovatelé větrných elektráren si tento problém uvědomují, a proto se snaží najít nová řešení.

Recyklaci komplikuje složení lopatek z kompozitů i dalších prvků

Listy vrtulí větrných elektráren jsou nejčastěji vyrobeny z lehkého a vysoce odolného sklolaminátu či z jiných kompozitních materiálů. „Materiály jsou kombinací pryskyřice či epoxidu a skleněného nebo uhlíkového vlákna, případně kombinace obojího. Jejich jádra jsou vyrobena z pěnových materiálů jako PET, PVC nebo balzového dřeva a vnější strana je potažena speciálním gelovým povlakem. Některé čepele mají také kovový systém ochrany před bleskem, který může projít vnitřkem čepele,“ říká pro Material Times výzkumník z holandské technické univerzity Delft Israel Carrete s tím, že právě toto komplexní složení komplikuje nakládání s odpadem vzniklým po vyřazení z provozu. Složité je rozložení samotné pryskyřice a celý proces komplikuje také obsah vláken.

Jaké jsou tedy možnosti a omezení recyklace tohoto odpadu? „Snahy něco udělat s čepelemi se týkají jejich opětovného použití k jinému účelu. Řeší se ale i rozložitelnost materiálu a jeho další recyklace na primární materiály, které lze použít k výrobě něčeho nového,“ vysvětluje Israel Carrete. „Hlavní omezující faktory recyklace jsou sice spojeny s materiálem, ale pokud se na problém podíváme v širším měřítku, do značné míry závisí na konkurenční povaze odvětví a nedostatku pobídek pro výrobce, aby upřednostňovali recyklaci jako takovou. V mnoha případech recyklovatelnost jednoduše není lukrativní,“ doplňuje vědec.

Nábytek z rozřezaných lopatek větrných elektráren. Zdroj: GP RENEWABLES

V úvahu přichází například mechanická recyklace - tedy rozložení čepelí na menší části, které mohou být použity jako surovina pro nový výrobní proces. Další možností je chemická recyklace. Ta využívá rozpouštědla a další chemikálie narušující vazby mezi polymerní pryskyřicí a vlákny, která je tím pádem možné získat k dalšímu využití. Vlákna od polymeru odděluje také pyrolýza neboli vysokoteplotní recyklace. Metoda vysokonapěťové fragmentace zase používá elektrické impulsy a obvykle dokáže získat čistší a delší vlákna než mechanická recyklace. K recyklaci kompozitů ze skleněných vláken lze využít cementářské pece, což je v současnosti nejběžnější a zároveň ekonomicky nejvýhodnější metoda. Materiál je spalován v cementářské peci, energie tohoto spalování se rekuperuje a zbytek vláken se pak používá jako výplňový materiál pro cement.

Rozřezáním lopatek mohou vzniknout mosty i lavičky

Přímé využití na městský mobiliář či mosty hledá pro vysloužilé lopatky větrných elektráren evropská společnost GP Renewables Group. Ta například vyvinula technologii využití lopatek jako cyklistických či pěších lávek, které mohou plnohodnotně nahradit dřevěné, ocelové nebo betonové lávky. První takový mostek vznikl v polském městě Szprotawa. Životnost lávek je odhadována na 80 až 100 let.

Po rozřezání lopatek na menší části také vznikají lavičky či stolky různých velikostí a tvarů. Najdou využití nejen v parcích, podél cyklostezek či na dětských hřištích, ale také v interiérech úřadů, škol či firem. Zároveň si tato společnost nechala patentovat metodu recyklace lopatek na geotechnické bloky pro zpevnění svahů či přístavních hrází a také výrobu dřevotřískových desek obsahujících části větrných lopatek.

Lávka v polském městě Szprotawa. Zdroj: GP RENEWABLES

Na mechanické rozložení materiálu lopatek se zaměřuje španělská firma EnergyLOOP. Materiál vzniklý drcením lopatek může najít využití v odvětvích jako energetika, letecký a automobilový průmysl, při výrobě textilu, v chemickém průmyslu či ve stavebnictví.

Chemicky se rozhodli materiál lopatek rozložit dánští vědci. Jejich přístup se konkrétně zaměřuje na chemické vazby, které zajišťují stabilitu pojiva. Když je za pomoci katalyzátoru naruší, mohou se epoxidové materiály rozložit. Zatím jde ovšem jen o laboratorní pokusy, u nichž není jasné, zda najdou průmyslové využití. .

Druhotné využití

Nejlepší je myslet na případnou recyklaci již během výroby lopatek. „Existuje mnoho slibných řešení tohoto problému. Například výrobci jako LM Wind pracují na implementaci systémů termoplastických materiálů, díky nimž je separace materiálů mnohem snazší. Příkladem takového řešení je třeba projekt ZEBRA. Technische Universiteit Delft a University of Maastricht spolupracují na vývoji čepelí z biologických materiálů v rámci projektu LICHEN-BLADES. Společnost NREL ve Spojených státech také vyvinula recyklovatelný materiálový systém na rostlinné bázi, který lze správným chemickým procesem snadno recyklovat,“ shrnuje slibné výsledky dosavadních výzkumů Israel Carrete. Alternativní snadněji recyklovatelné materiály vyvíjí také španělsko-německá Siemens Gamesa či dánské firmy Orsted a Vestas.

Přeprava lopatek větrných elektráren k dalšímu využití. Zdroj: Vestas

Cirkulární přeměna lopatek na nové lopatky je cílem společnosti Vestas, která by chtěla do roku 2040 vyrábět větrné turbíny s nulovým odpadem. Již dnes dosahuje asi 85% recyklovatelnosti, prozatím si ale s některými díly nedokázala poradit. „Nově objevený chemický proces umožňuje proměnit lopatky na epoxidové bázi ve zdroj suroviny pro potenciální stavbu nových turbínových lopatek. Díky využití široce dostupných chemikálií je navíc vhodný pro průmyslové použití,“ vysvětlila specialista společnosti pro inovace Mie Elholm Birkbak s tím, že tento proces firma objevila díky spolupráci s akademickou obcí.

Zdroje pro automobilový průmysl i potravinářství

Také Siemens Gamesa se zaměřuje na zkoumání nových cirkulárních materiálů - tak, aby byly lopatky větrných elektráren stoprocentně recyklovatelné. Jejich RecyclableBlade se vyrábí stejným způsobem jako standardní lopatky, ovšem za použití nového typu pryskyřice, kterou je možné po konci životnosti efektivně oddělit od ostatních komponentů. Recyklovaný materiál pak lze využít v automobilovém průmyslu, nebo při výrobě spotřebního zboží, jako jsou součástky obrazovek či skořepinové kufry.

Opravdu nevšední využití materiálu vzniklého po recyklaci lopatek pak našli výzkumníci z Michiganské státní univerzity. Vyrobili kompozitní pryskyřici s polymerem rostlinného původu a syntetickým polymerem, která se po konci životnosti může rozložit na materiál pro nové turbíny, ale také na mléčnan draselný v potravinářské kvalitě. Tato sloučenina se využívá při výrobě potravin a nápojů, třeba gumových medvídků.

„Jsem optimista a věřím, že můžeme dosáhnout stoprocentní recyklovatelnosti větrných elektráren. Je to naléhavá výzva, na které pracuje mnoho lidí po celém světě. Je jen otázkou času, než najdeme řešení. Navíc existují další cirkulární strategie, jako je opětovné použití a strukturální opětovné použití, které nám mohou pomoci využít vysloužilé čepele ještě předtím, než budeme uvažovat o jejich drcení k recyklaci,“ uzavřel Israel Carrete.

28. 3. 2024

Komentáře

PŘEDMĚT		AUTOR	DATUM
INDUSTRY 5.0 projekty		Michael Rada	28.3.2024 17:41

Zobrazit vše Zobrazit vybrané Vložit příspěvek