Windenergie is een steeds populairdere vorm van duurzame energie. Wanneer het echter tijd is om de enorme turbinebladen te vervangen die wind in elektriciteit omzetten, is verwijdering een probleem. Nu rapporteren wetenschappers een nieuwe composiethars die geschikt is voor het maken van deze kolossen die later kunnen worden gerecycled tot nieuwe turbinebladen of een verscheidenheid aan andere producten, waaronder werkbladen, auto-achterlichten, luiers en zelfs gummyberen.

De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de najaarsbijeenkomst van de American Chemical Society (ACS).

"Het mooie van ons harssysteem is dat we het aan het einde van zijn gebruikscyclus kunnen oplossen, en dat het vrijmaakt uit de matrix waarin het zich bevindt, zodat het keer op keer in een oneindige lus kan worden gebruikt", zegt John Dorgan , Ph.D., die het werk op de bijeenkomst presenteert. "Dat is het doel van de circulaire economie."

Windturbinebladen zijn gemaakt van glasvezel en kunnen een half voetbalveld lang zijn. Hoewel sommige bedrijven manieren hebben gevonden om glasvezel te recyclen tot materialen met een lagere waarde, belanden de meeste afgedankte messen op stortplaatsen. En het afvalprobleem zal waarschijnlijk nog erger worden. "Grotere windturbinebladen zijn efficiënter, dus bedrijven blijven grotere en grotere maken", zegt Dorgan. "Vaak zullen windparken de turbinebladen daadwerkelijk vervangen voor het einde van hun levensduur, omdat de parken meer elektriciteit kunnen opwekken met grotere wieken."

Dorgan en collega's van de Michigan State University maakten een nieuw turbinemateriaal door glasvezels te combineren met een plantaardig polymeer en een synthetisch polymeer. Panelen gemaakt van deze thermoplastische hars waren sterk en duurzaam genoeg om te worden gebruikt in turbines of auto's. De onderzoekers losten de panelen op in vers monomeer en verwijderden de glasvezels fysiek, waardoor ze het materiaal opnieuw konden gieten tot nieuwe producten van hetzelfde type. Belangrijk is dat de herschikte panelen dezelfde fysieke eigenschappen hadden als hun voorgangers.

Naast nieuwe windturbinebladen kan de nieuwe hars voor tal van andere toepassingen worden gebruikt. Door de hars te mengen met verschillende mineralen, produceerde het team gekweekte steen die kon worden omgezet in huishoudelijke voorwerpen, zoals werkbladen en gootstenen. "We hebben onlangs een wastafel in de badkamer gemaakt met de gekweekte steen, dus we weten dat het werkt", zegt Dorgan. De onderzoekers konden het teruggewonnen materiaal ook vermalen en mengen met andere plastic harsen voor spuitgieten, die worden gebruikt om items zoals laptophoezen en elektrisch gereedschap te maken.

Het materiaal kan zelfs worden geüpcycled tot hoogwaardigere producten. Bij het verteren van de thermoplastische hars in een alkalische oplossing kwam poly(methylmethacrylaat) (PMMA) vrij, een veelgebruikt acrylmateriaal voor ramen, auto-achterlichten en vele andere items. Door de temperatuur van de vertering te verhogen, werd PMMA omgezet in poly(methacrylzuur), een superabsorberend polymeer dat in luiers wordt gebruikt. De alkalische vertering produceerde ook kaliumlactaat, dat kan worden gezuiverd en kan worden verwerkt tot snoep en sportdranken. "We hebben kaliumlactaat van voedingskwaliteit teruggewonnen en gebruikt om gummyberensnoepjes te maken, die ik heb gegeten", zegt Dorgan.

Nu de onderzoekers hebben aangetoond dat de hars geschikte fysieke eigenschappen heeft voor windturbines, hopen ze enkele bladen van gemiddelde grootte te maken voor veldtesten. "De huidige beperking is dat er niet genoeg bioplastic is dat we gebruiken om deze markt te bevredigen, dus er moet een aanzienlijk productievolume online worden gebracht als we daadwerkelijk windturbines van deze materialen gaan maken," Dorgan notities.

En is er een "bah-factor" betrokken bij het eten van snoep dat ooit deel uitmaakte van een windturbine? Dorgan denkt van niet. "Een koolstofatoom dat is afgeleid van een plant, zoals maïs of gras, verschilt niet van een koolstofatoom dat afkomstig is van een fossiele brandstof", zegt hij. "Het maakt allemaal deel uit van de wereldwijde koolstofcyclus en we hebben laten zien dat we van biomassa in het veld naar duurzame plastic materialen en terug naar voedingsmiddelen kunnen gaan." + Verder verkennen

NREL geavanceerd fabricageonderzoek brengt windturbinebladen in de richting van recycleerbaarheid