Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Kaunas (KTU) e do Instituto Lituano de Pesquisa Energética propôs um método para a reciclagem de pás de turbinas eólicas. Por meio da pirólise, eles quebraram os compósitos em suas partes componentes – ou seja, fenol e fibras. Segundo os cientistas, o material extraído pode ser reaproveitado e há pouco desperdício no processo.

As pás das turbinas eólicas feitas de compósitos laminados de polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP) podem durar até 25 anos. Depois disso, acabam em aterros sanitários – o GFRP é considerado de difícil decomposição. Isso se tornou um verdadeiro desafio para a indústria de energia renovável.

Estima-se que as pás das turbinas eólicas representem 10% dos resíduos compósitos reforçados com fibras europeus. Os pesquisadores afirmam que até 2050, os resíduos globais de pás de turbinas eólicas aumentarão para cerca de 2 milhões de toneladas. Com muitos países proibindo o uso de materiais compósitos em aterros sanitários, a reciclagem de pás de turbinas eólicas usadas é um desafio que pesquisadores de todo o mundo estão tentando resolver.

“A meta de reduzir as emissões globais de gases de efeito estufa para quase zero até 2050 foi anunciada há alguns anos. Desde então, mais e mais países têm investido em energia renovável, incluindo energia renovável, reciclagem de turbinas eólicas, trabalhando para a meta de zero emissões líquidas . Lâminas de plástico muito duráveis ​​e do tamanho de um campo de futebol são as principais preocupações. Não podemos dizer que a energia eólica é totalmente sustentável e ecologicamente correta sem uma solução viável.” Samy Yousef, pesquisador da Faculdade de Engenharia Mecânica e Design da Universidade de Kaunas Tecnologia (KTU).

Para enfrentar esse desafio, uma equipe de pesquisa liderada pelo Ph.D. Yousef realizou vários experimentos envolvendo a quebra do GFRP em suas partes componentes.

Sem conversão de resíduos

Devido à sua força, simplicidade de modelagem e baixo custo de fabricação, os compostos GFRP são usados ​​em uma variedade de aplicações – automotiva, marítima, produção de petróleo e gás, construção, artigos esportivos e muito mais. Aeronaves, energia eólica e eletrônica são as indústrias que mais usam GFRP, com a demanda global crescendo 6% ao ano.

“Compósitos de GFRP usados ​​em muitas indústrias, incluindo a fabricação de pás de turbinas eólicas, são termofixos ou termoplásticos. Em ambos os casos, eles consistem essencialmente em apenas dois componentes – fibra e resina (em alguns casos, diferentes micropartículas ou nanopartículas são adicionadas ). Quanto às fibras, geralmente são fibras de carbono ou fibras de vidro (esta última é mais barata)”, explica o Dr. Yusuf.

Durante os experimentos, a equipe pirolisou (com e sem catalisador zeólito) diferentes lotes de compósitos (fibras de vidro termofixas e fibras de vidro termoplásticas), medindo a concentração de fenol (principal ingrediente na produção de resinas fenólicas) e a taxa de extração. fabricação de nylon e outras fibras sintéticas) em cada caso. Em seguida, eles estavam analisando o material base para cada lote. Os pesquisadores também avaliaram o efeito de nanopartículas aditivas, como o negro de fumo, no rendimento de ingredientes úteis.

Embora o rendimento dos componentes extraídos durante a pirólise varie com a temperatura aplicada, medições aproximadas mostram que em todos os casos muitos compostos voláteis (até 66%) e resíduos de fibras (cerca de 30%) são extraídos. A adição de nanopartículas fibrosas (nanotubos de carbono e grafeno) aumentou o rendimento de fenol.

“O componente volátil é basicamente fenol, que pode ser usado para a produção de resina, enquanto o resíduo de fibra pode ser quimicamente purificado para inúmeras aplicações – para concreto reforçado com fibra, compósitos poliméricos, pisos de fibra. Nossa abordagem, na verdade, é um desperdício… livre de resíduos. algumas pequenas emissões, o que é padrão para esse tipo de conversão”, disse Yousef.

Uma pá de turbina eólica real é necessária para continuar a pesquisa

Os experimentos foram realizados a partir de amostras preparadas em laboratório com composições semelhantes às usadas para fazer pás de turbinas eólicas, em vez das próprias pás de turbinas eólicas. Portanto, o dr. Yousef, é necessário avaliar o efeito do revestimento de tinta, cobrindo as próprias pás da turbina com ele, para obter os resultados. No entanto, ele não acha que isso vai importar.

“É claro que ficaríamos felizes em pegar pás de turbinas eólicas desgastadas que não estão mais disponíveis e usar amostras obtidas de objetos reais para nossos experimentos”, disse Yusuf.

Atualmente, a equipe de pesquisa está criando um modelo que pode dimensionar e calcular os impactos econômicos e ambientais mais amplos dos resultados.

O estudo é um dos vários realizados pelo mesmo grupo de pesquisa focado na implementação prática dos princípios da economia circular. No ano passado, seus experimentos na conversão de microfibras em energia receberam atenção internacional.

“Estamos realizando pesquisas sobre diversos tópicos relacionados às mudanças climáticas, o uso da tecnologia de membranas para extrair energia limpa (H2 e CH4) e a transição para uma economia circular, pois esses tópicos estão intimamente relacionados ao futuro do nosso planeta. “, disse Youssef.