Geri Dönüştürülmüş Rüzgar Türbinleri Pleksiglas, Bebek Bezi veya Sakızlı Ayılara Yapılabilir

Bir rüzgar türbininin kanatları tipik olarak yaklaşık her 20 yılda bir değiştirilmek üzere tasarlanmıştır. Bu, şu anlama gelir: rüzgar enerjisi daha popüler hale geliyor, bu devasa fiberglas yapılardan giderek daha fazlası atılacak ve birçoğu toprağa gömülebilir. Bunun yerine bıçakların geri dönüşümünü teşvik etmek için bir araştırma ekibi, daha değerli maddelere dönüştürülebilen, lifli materyallerini bir arada tutan bileşen olan bir bağlayıcı reçine geliştirdi.

Michigan State Üniversitesi’nde kimya mühendisliği ve malzeme bilimi profesörü olan ve yeni reçineyi geliştirmek için çalışan John Dorgan, “Ömrünün sonunu göz önünde bulundurarak özel olarak bir sistem tasarladık” diyor. Rüzgar türbini kanatlarını veya diğer yapıları güçlendirmek için yıllarca kullanıldıktan sonra, reçine başka bir türbin kanadına geri dönüştürülebilir veya plastik ürünler yapmak için kullanılabilecek bir kompozit malzemeye dönüştürülebilir. Daha değerli kimyasallar üretmek için de işlenebilir: Bu ileri dönüşüm seçenekleri arasında, çocuk bezlerinde kullanılan süper emici bir polimer olan kırılmaya dayanıklı akrilik pleksiglas ve Dorgan’ın daha sonra yediği sakızlı ayılar yapmak için kullandığı gıda koruyucu potasyum laktat yer alır.

Rüzgar türbini kanatları tipik olarak 170 fit uzunluğundadır, kabaca olimpik bir yüzme havuzunun uzunluğu kadardır. Ancak daha büyük türbinler daha fazla enerji yakala, bazı açık deniz rüzgar çiftlikleri, kanatları neredeyse iki kat daha uzun tutabilen daha uzun tesislere yatırım yapıyor. Bu devasa bıçaklar hasar gördüğünde veya kullanım ömürlerinin sonuna geldiğinde kullanımdan kaldırılmalıdır. Uzmanlar, 2050 yılına kadar iki milyon tondan fazla bıçak malzemesi her yıl devre dışı bırakılabilir.

Bu yapıların geri dönüşümünün önünde iki ana engel vardır. “Başlangıç ​​olarak, sadece çok büyük olmaları ve çok dayanıklı olmaları, 20 yıl veya daha fazla hava koşullarında dayanmaları gerektiği gerçeğidir. Yeni reçinenin geliştirilmesinde yer almayan Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’nda rüzgar enerjisi analisti olan Aubryn Cooperman, bu yüzden onları sökmek ve hareket ettirmek zor bir şey” diye açıklıyor. Diğer bir sorun ise “mümkün olduğunca düşük maliyetli malzemelerden yapılmış olmalarıdır. [that will] yine de ihtiyacınız olan performansı elde edin.” Maksimum verimlilik için rüzgar türbini kanatlarının hem hafif hem de güçlü olması gerekir, bu nedenle mühendisler bunları tipik olarak bir polimer reçineyle birleştirilmiş cam elyafından üretirler. Teorik olarak, bu malzeme geri dönüştürülebilir, ancak araştırmacılar, ortaya çıkan ürünün özellikle değerli olmadığını söylüyor. Dorgan, “Asıl sorun şu: Bunu yapmak ekonomik değil,” diyor. “Onu sadece toprağa gömmek, onu yararlı bir şeye dönüştürmekten daha ucuz.”

Bu sorunu çözmek için rüzgar türbini kanatlarının geri dönüştürülmesi daha kolay ve daha karlı hale gelmelidir. Cooperman, yenilenebilir enerji endüstrisindeki Siemens Gamesa, General Electric ve Vestas dahil olmak üzere birçok şirketin bu konu üzerinde çalıştığını söylüyor. “Geri dönüşümü kolaylaştıran, geri dönüştürmeyi daha az maliyetli hale getiren her şey, daha fazla geri dönüşümün gerçekleşme şansını artırır” diye belirtiyor.

Dorgan ve meslektaşları, kullanımdayken büyük bir cam elyafı yapıyı sıkıca birbirine bağlayabilen ve bıçağı kullanımdan kaldırma zamanı geldiğinde çeşitli ürünlere dönüştürülebilecek yeni bir polimer reçine geliştirmeye karar verdiler. Ekip, bitkilerden türetilen bir polimer olan polilaktidi metil metakrilat (MMA) adı verilen sentetik bir monomerde çözerek şuruplu bir reçine üretti. Daha sonra, araştırmacılar reçineyi cam elyaflardan çekmek için vakum basıncını kullandılar. Lifler sıvı ile emprenye edildikten sonra reçine sertleşerek katı cam elyafı paneller üretti. Aynı işlem, rüzgar türbini kanatları ve tekne gövdeleri de dahil olmak üzere daha büyük yapılar yapmak için kullanılabilir. Ekip, çalışmayı bu hafta Amerikan Kimya Derneği’nin bir toplantısında sundu.

Deneysel fiberglas panellerini geri dönüştürme zamanı geldiğinde, araştırmacıların birkaç seçeneği vardı. Birinde, panelleri parçalayabilir ve ek bir polimer ekleyerek enjeksiyon kalıplama yoluyla başka nesnelere dönüştürülebilen bir plastik malzeme üretebilirler. Dorgan, bu kısa fiber kompozitin bilgisayar gövdelerinin veya diğer nesnelerin temeli olabileceğini ancak özellikle değerli olmayacağını söylüyor. Diğer bir seçenek ise, eskilerin kalıntılarından güçlü yeni paneller yapmaktı: Ekip, panelleri sertleştirilmiş reçineyi çözen MMA monomerine batırdı – ardından araştırmacılar cam elyafları fiziksel olarak çıkardılar. Geri kazanılan “şurup”, orijinalleriyle aynı fiziksel özelliklere sahip olan yeni fiberglas paneller yapmak için kullanıldı.

Ancak artık reçinenin başka potansiyel kullanımları da vardır. “Rüzgar türbinlerinin geri dönüşümünü gerçekten yönlendirecek şey, onları daha değerli bir şeye dönüştürebilmeniz veya [make high-value] bunun dışında ürünler, ”diyor Dorgan. Örneğin, geri kazanılan reçineyi farklı kimyasal reaksiyonlardan geçirmek, ekibin yeni bileşikler çıkarmasına izin verdi. Bu şekilde üretilen bir madde, daha çok pleksiglas olarak bilinen bir akrilik polimer olan polimetil metakrilattı. Bu şeffaf, kırılmaz madde, camlardan araba farlarına kadar çok çeşitli ürünlerde cama alternatif olarak değerlendiriliyor. Reçinenin yüksek sıcaklıkta pişirilmesi, çocuk bezlerinde ve diğer ürünlerde kullanılan süper emici bir malzeme olan poli(metakrilik asit) üretir. Biraz daha fazla işleme, çeşitli gıdalara koruyucu olarak eklenen potasyum laktat ile sonuçlandı. Dorgan bunu kendi sakızlı ayı versiyonunu yapmak için kullanmış olsa da, rüzgar türbini kanatlarının geri dönüştürülebilirliğini iyileştirmenin birincil yolu olarak ev yapımı şekerleri mutlaka görmez. Amacı, tutumları değiştirerek geri dönüşümü teşvik etmektir.

“İnsanların geri dönüşüm hakkında nasıl düşündüklerinin sınırlarını zorlamaya çalışıyorum” diye açıklıyor. “Ek seçenekler yaratmak ve insanların ‘Geri dönüşümün sınırları gerçekten nedir?’ hakkında düşünmelerini sağlamakla ilgili. Ve bildiğim kadarıyla, hiç kimse dayanıklı bir kompozit malzemeyi yenebilecek bir şeye dönüştürmedi.”