Sự hấp thụ năng lượng gió đang tăng vọt, đặc biệt là ở Úc, nơi nó đã tăng gần 20% vào năm 2021. Nhưng lĩnh vực gió đang gặp phải một vấn đề quá lớn: các cánh quạt khổng lồ của nó, được tạo thành từ vật liệu tổng hợp nhựa epoxy được gia cố bằng sợi thủy tinh hoặc sợi thủy tinh, cho đến khi hiện đã được chứng minh là gần như không thể tái chế.
Nói chung, khi một tuabin hết tuổi thọ, các cánh quạt của nó phải được kéo đi, cưa rời và vứt bỏ ở các bãi chôn lấp - một hành vi hiện là bất hợp pháp ở một số nước châu Âu, với việc WindEurope kêu gọi lệnh cấm trên toàn khối vào năm 2025 .
Dựa trên sự hấp thụ năng lượng gió hiện tại ở Úc, Giáo sư Peter Majewski, thuộc Viện Công nghiệp Tương lai tại UniSA, ước tính khoảng 10.000 tấn chất thải cánh tuabin sẽ bị chôn lấp mỗi năm chỉ trong vài năm tới, tăng lên khoảng 300.000 tấn mỗi năm vào năm 2050.
Một nhóm các nhà nghiên cứu có trụ sở tại Đan Mạch cho biết họ đã tìm ra một phương pháp mới để phá vỡ lớp nhựa dẻo dai tạo nên các cánh tua-bin gió, thu hồi các vật liệu hữu ích trong quá trình này.
Như được mô tả trong một bài báo mới trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu, từ Đại học Aarhus và Viện Công nghệ Đan Mạch, đã phát triển một quy trình hóa học mới, trong đó vật liệu lưỡi dao được ngâm trong dung môi có thêm chất xúc tác gọi là rutheni và được nung nóng đến 160oC. °C.
Sau vài ngày trong hỗn hợp này, vật liệu cánh quạt được chia thành các bộ phận cấu thành của nó, bao gồm bisphenol A (một vật liệu đắt tiền và hữu ích để chế tạo vật liệu tổng hợp mới), và các sợi thủy tinh và carbon nguyên vẹn được nhúng trong vật liệu ban đầu.
Trong nghiên cứu của mình, các nhà nghiên cứu đã áp dụng phương pháp này cho nhựa epoxy chưa biến tính cũng như vật liệu tổng hợp thương mại – các sản phẩm dựa trên epoxy đã được tạo ra và sử dụng trong thực tế, bao gồm cả vỏ của cánh tuabin gió.
Bài báo đưa ra một bằng chứng về khái niệm rằng những vật liệu này có thể được chia thành các phần có thể sử dụng được, có thể lấy lại được. Nhưng cho đến nay nó mới chỉ được thực hiện ở dạng thu nhỏ, trong ống nghiệm.
Hơn nữa, năng lượng cần thiết và chất xúc tác được sử dụng làm cho chi phí vốn cho một quy trình như vậy trở nên đắt đỏ.
Troels Skrydstrup, một trong những tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Tuy nhiên, chúng tôi coi đó là một bước đột phá quan trọng để phát triển các công nghệ lâu bền có thể tạo ra nền kinh tế tuần hoàn cho các vật liệu dựa trên epoxy.
“Đây là công bố đầu tiên về một quy trình hóa học có thể phân tách có chọn lọc hỗn hợp epoxy và cô lập một trong những khối xây dựng quan trọng nhất của polyme epoxy cũng như thủy tinh hoặc sợi carbon mà không làm hỏng chúng trong quy trình.”
Majewski, một nhà khoa học vật liệu, cảnh báo rằng một phương pháp như vậy, mặc dù nó có thể hữu ích trong từng trường hợp cụ thể để lấy các vật liệu hữu ích, nhưng không chắc là một giải pháp có thể mở rộng cho vấn đề tuabin gió.
Majewski nói: “Ruthenium là một nguyên tố rất hiếm. “Và sử dụng thứ gì đó như thế này cho một ứng dụng như vậy, nơi mà bạn cần nâng cấp đáng kể, tôi không chắc có đủ ruthenium xung quanh để làm điều này.”
Và Majewski nói rằng ruthenium không phải là nguyên liệu có vấn đề duy nhất trong phản ứng. Tuloene, dung môi được sử dụng để hòa tan epoxy, là dung môi thường được sử dụng trong chất pha loãng sơn, chất tẩy sơn móng tay và nhiều phản ứng hóa học khác.
Ông nói: “Tuloene không thực sự là thứ bạn muốn có với số lượng lớn. “Bạn đang tạo ra chất thải thứ cấp với số lượng lớn.”
Quy trình mới lạ này có thể hữu ích cho việc tái chế số lượng nhỏ hơn các vật liệu này, không chỉ được tìm thấy trong tua-bin gió mà còn trong ô tô điện, cánh máy bay và vỏ thuyền. Nhưng vấn đề dài hạn vẫn cấp bách.
Trên thực tế, Majewski không tự tin rằng việc tái chế các cánh tuabin gió, được tạo thành từ những vật liệu phức tạp như vậy, có thể thực hiện được.
Thay vào đó, ông muốn thấy một giải pháp triệt để hơn cho vấn đề: bằng cách thay đổi chính cấu trúc của tua-bin gió.
Majewski nói: “Về lâu dài, cuộc thảo luận nên đi theo hướng phát triển các công nghệ tuabin gió mới không phụ thuộc vào những cánh quạt khổng lồ này.
Những công nghệ như vậy có thể bao gồm các tua-bin trục thẳng đứng, quay quanh một trục thẳng đứng với lực hấp dẫn của Trái đất, hoặc các tua-bin 'lắc lư', không cánh, giống như các tua-bin do công ty Vortex Bladeless của Madrid phát triển.
Tuy nhiên, Majewski nghi ngờ rằng các công nghệ thay thế này có thể trở thành xu hướng chủ đạo, do các ưu đãi thương mại hiện tại là xây dựng tua-bin gió càng nhanh càng tốt.
Ông nói: “Có quá nhiều tiền trong việc phát triển các trang trại gió đến nỗi họ không quá quan tâm đến việc thay đổi công nghệ.
