Nhựa làm từ sinh khối thúc đẩy phương pháp sản xuất cánh tua bin gió có thể tái chế
của Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia
Một nhà khoa học của NREL đang cầm những khối nhựa PECAN nhỏ. Nguồn: Werner Slocum, NREL
Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) thuộc Bộ năng lượng Hoa Kỳ nhìn thấy một con đường thực tế hướng tới sản xuất cánh tua bin gió có nguồn gốc sinh học có thể tái chế hóa học và các thành phần được tái sử dụng, chấm dứt tình trạng cánh tua bin cũ bị chôn lấp khi hết vòng đời sử dụng.
Những phát hiện này được công bố trên tạp chí Science. Loại nhựa mới, được làm từ vật liệu được sản xuất bằng nguồn tài nguyên có nguồn gốc sinh học, có hiệu suất ngang bằng với tiêu chuẩn hiện tại của ngành về cánh tua bin làm từ nhựa nhiệt rắn và vượt trội hơn một số loại nhựa nhiệt dẻo có mục đích tái chế.
Các nhà nghiên cứu đã chế tạo một nguyên mẫu cánh tua bin dài 9 mét để chứng minh khả năng sản xuất của nhựa có nguồn gốc sinh học do NREL phát triển có biệt danh là PECAN. Từ viết tắt này là viết tắt của PolyEster Covalently Adaptable Network (Mạng lưới thích ứng cộng hóa trị PolyEster) và quy trình sản xuất này ăn khớp với các phương pháp hiện tại.
Theo công nghệ hiện tại, cánh quạt gió có tuổi thọ khoảng 20 năm và sau đó có thể tái chế cơ học, chẳng hạn như cắt nhỏ để sử dụng làm chất độn bê tông. PECAN đánh dấu bước tiến vượt bậc vì khả năng tái chế cánh quạt bằng các quy trình hóa học nhẹ.
Theo Ryan Clarke, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại NREL và là tác giả đầu tiên của bài báo mới, quy trình tái chế hóa học cho phép thu hồi và tái sử dụng các thành phần của cánh quạt nhiều lần, cho phép tái sản xuất cùng một sản phẩm. "Đây thực sự là một phương pháp vô hạn nếu thực hiện đúng cách".
Ông cho biết quy trình hóa học có thể phá vỡ hoàn toàn cánh quạt nguyên mẫu trong sáu giờ.
Bài báo "Sản xuất và thử nghiệm vật liệu nhiệt rắn có nguồn gốc từ sinh khối để tái chế cánh quạt gió" có sự tham gia của các nhà nghiên cứu tại năm trung tâm nghiên cứu của NREL, bao gồm Trung tâm công nghệ gió quốc gia và BOTTLE Consortium. Các nhà nghiên cứu đã trình bày một chiến lược cuối vòng đời cho các cánh quạt PECAN và đề xuất các chiến lược phục hồi và tái sử dụng cho từng thành phần.
"Phương pháp PECAN để phát triển các cánh quạt tua-bin gió có thể tái chế là một bước cực kỳ quan trọng trong nỗ lực thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn cho các vật liệu năng lượng", Johney Green, phó giám đốc phòng thí nghiệm Khoa học Kỹ thuật Cơ khí và Nhiệt của NREL cho biết.
Nghiên cứu về nhựa PECAN bắt đầu từ giai đoạn cuối. Các nhà khoa học muốn tạo ra một cánh quạt gió có thể tái chế và bắt đầu thử nghiệm nguyên liệu đầu vào mà họ có thể sử dụng để đạt được mục tiêu đó. Loại nhựa mà họ phát triển bằng cách sử dụng đường có nguồn gốc sinh học đã đưa ra một quan điểm trái ngược với quan niệm thông thường rằng một cánh quạt được thiết kế để tái chế sẽ không hoạt động tốt.
"Chỉ vì một thứ gì đó có nguồn gốc sinh học hoặc có thể tái chế không có nghĩa là nó sẽ tệ hơn", Nic Rorrer, một trong hai tác giả tương ứng của bài báo trên tạp chí Science cho biết. Ông cho biết một mối lo ngại khác về những loại vật liệu này là cánh quạt sẽ phải chịu "độ biến dạng" lớn hơn, tức là khi cánh quạt mất đi hình dạng và biến dạng theo thời gian.
"Điều này thực sự thách thức khái niệm đang phát triển này trong lĩnh vực khoa học polyme, rằng bạn không thể sử dụng vật liệu tái chế vì chúng sẽ hoạt động kém hoặc biến dạng quá nhiều".
Các vật liệu tổng hợp làm từ nhựa PECAN giữ nguyên hình dạng, chịu được quá trình xác thực thời tiết hóa nhanh và có thể được sản xuất trong khung thời gian tương tự như chu kỳ bảo dưỡng hiện tại đối với cách sản xuất cánh quạt tuabin gió hiện nay.
Trong khi cánh quạt gió có thể đo chiều dài của một sân bóng đá, thì kích thước của nguyên mẫu đã cung cấp bằng chứng cho quy trình này.
"Chín mét là thang đo mà chúng tôi có thể chứng minh tất cả các quy trình sản xuất tương tự sẽ được sử dụng ở thang đo cánh quạt 60, 80, 100 mét", Robynne Murray, tác giả liên hệ thứ hai cho biết.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
