Trong khi năng lượng gió đang trở thành một trong những nguồn năng lượng phát triển nhanh nhất trên thế giới thì chất thải từ cánh tuabin gió lại nổi lên như một vấn đề nghiêm trọng. Giải quyết mối lo ngại cấp bách về môi trường này, các nhà nghiên cứu Litva đã phát triển một giải pháp sáng tạo, tuyên bố rằng lợi ích của quá trình nhiệt phân có thể giúp giảm ô nhiễm.
Tín dụng: Pixabay/CC0 Miền công cộng
Các cánh tuabin gió đóng một vai trò quan trọng trong việc khai thác năng lượng tái tạo nhưng khi những cánh này đã hết tuổi thọ hoạt động thì vấn đề thải bỏ trở thành mối lo ngại nghiêm trọng.
Được làm từ vật liệu composite, chẳng hạn như các lớp sợi thủy tinh hoặc sợi carbon được gia cố bằng nhựa epoxy hoặc polyester, những cánh tuabin gió này có thể sử dụng được từ 20 đến 25 năm. Mặc dù những vật liệu này đảm bảo độ bền, độ nhẹ và độ cứng của cánh tuabin nhưng chúng cũng làm phức tạp đáng kể việc tái chế thiết bị.
Nhiệt phân: Một chiến lược đầy hứa hẹn để tái chế cánh tuabin gió
Tuy nhiên, cho đến cách đây vài năm, các cánh tuabin gió gần như không thể tái chế được. Các phương pháp xử lý thông thường, chẳng hạn như chôn lấp, gây ra rủi ro môi trường và cạn kiệt tài nguyên. Trên toàn cầu, các nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm các giải pháp sáng tạo cho những vấn đề này.
Năm 2022, Tiến sĩ Samy Yousef, nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật và Thiết kế Cơ khí của Đại học Công nghệ Kaunas (KTU) và nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Năng lượng Litva đã hoàn thành một loạt thí nghiệm để tìm ra cách tái chế các cánh tuabin gió.
Các thí nghiệm của họ bao gồm phá vỡ các vật liệu composite cũ, chẳng hạn như vật liệu tổng hợp nhựa epoxy được gia cố bằng sợi thủy tinh, trong quá trình nhiệt phân sử dụng chất xúc tác đặc biệt. Bằng cách đó, họ nhằm mục đích tách các thành phần có giá trị để tái sử dụng và tái chế vật liệu composite cũ thành năng lượng hữu ích.
Các thí nghiệm trước đây trên các mẫu cánh tuabin gió đã cung cấp những hiểu biết có giá trị về thành phần và quá trình nhiệt phân của chúng. Tuy nhiên, những hạn chế về tính sẵn có của mẫu đã cản trở việc xác định kết quả tái chế thực tế. Nhu cầu về một cánh tuabin gió thực sự để tiếp tục nghiên cứu đã được bày tỏ.
Năm 2023, Tiến sĩ Yousef và nhóm của ông tiếp tục thí nghiệm. Lần này—trên các mảnh cánh tuabin gió thật, do công ty Đan Mạch "European Energy A/S" cung cấp.
Tiến sĩ Yousef cho biết: “Trong nghiên cứu mới của chúng tôi, các thí nghiệm đã được thực hiện trên các mảnh cánh tuabin gió thật, cho phép xác định hiệu suất và thành phần của sản phẩm cuối cùng”. Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Nghiên cứu Môi trường .
Thành phần chính nguy hiểm cho sức khỏe và môi trường
Phân tích một số cánh tuabin gió cho thấy nhựa polyester không bão hòa chiếm ưu thế trong sản xuất tuabin gió ở khu vực Baltic do tính hiệu quả về mặt chi phí so với nhựa epoxy. Styrene, thành phần chính của nhựa polyester, gây ra những rủi ro đáng kể về môi trường và sức khỏe.
Tiến sĩ Yusef giải thích: “Khi được xử lý tại các bãi chôn lấp, nó trở nên cực kỳ độc hại đối với con người và có thể gây ung thư phổi. Ngoài ra, styrene có thể gây ô nhiễm và đầu độc nguồn nước ngầm và đất”.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học của KTU và Viện Năng lượng Litva đã chiết xuất thành công styrene từ lưỡi dao dưới dạng dầu giàu styrene bằng lò phản ứng nhiệt phân.
Tiến sĩ Yousef cho biết: “Mục tiêu chính của nghiên cứu là tìm ra cách chiết xuất sợi carbon và nhựa từ các cánh tuabin gió cũ khó tiêu hủy vì chúng chứa các chất độc hại và không thể phân hủy sinh học”.
Ông cho biết thêm rằng trong quá trình thí nghiệm, sợi, carbon và sợi thủy tinh cũng được thu hồi và tinh chế thông qua quá trình oxy hóa, cung cấp vật liệu độn bền vững để tăng cường tính chất cơ học của vật liệu composite.
Ngoài ra, tác động môi trường của việc xử lý lưỡi dao bằng quy trình nhiệt phân cũng đã được tính toán. Khi tiến hành đánh giá vòng đời, nhóm của Tiến sĩ Yousef đã phát hiện ra tiềm năng môi trường đáng kể của quá trình nhiệt phân chất thải bằng lưỡi dao so với xử lý tại bãi chôn lấp. Đặc biệt, liên quan đến hiện tượng nóng lên toàn cầu, sự suy giảm tầng ozone ở tầng bình lưu và sự khan hiếm tài nguyên khoáng sản và hóa thạch.
Yousef cho biết: "Kết quả cho thấy những cải thiện đáng chú ý ở nhiều chỉ số môi trường khác nhau, với mức cải thiện nằm trong khoảng từ 43% đến 51%. Đây là một thành tựu tuyệt vời".
Tuy nhiên, Tiến sĩ Yousef nhấn mạnh rằng chiến lược này vẫn đặt ra những thách thức nhất định về môi trường do các quá trình xử lý sau như rửa và oxy hóa.
Ông nói: “Những vấn đề này cần phải được quản lý cẩn thận và chỉ khi đó những phát triển trong tương lai mới diễn ra”.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
