Ett kompositharts som är lämpligt för att tillverka vindkraftsblad kan återvinnas till en mängd olika produkter, inklusive dessa gummibjörnar. Kredit:John Dorgan
Vindkraft är en allt populärare form av förnybar energi. Men när det är dags att byta ut de enorma turbinbladen som omvandlar vind till elektricitet är bortskaffandet ett problem. Nu rapporterar forskare ett nytt kompositharts som är lämpligt för att göra dessa giganter som senare kan återvinnas till nya turbinblad eller en mängd andra produkter, inklusive bänkskivor, bilbaklyktor, blöjor och till och med gummibjörnar.
Forskarna kommer att presentera sina resultat i dag på höstmötet i American Chemical Society (ACS).
"Det fina med vårt hartssystem är att i slutet av dess användningscykel kan vi lösa upp det, och det frigör det från vilken matris det än befinner sig i så att det kan användas om och om igen i en oändlig loop", säger John Dorgan , Ph.D., som presenterar arbetet på mötet. "Det är målet med den cirkulära ekonomin."
Vindkraftverksbladen är gjorda av glasfiber och kan vara en halv fotbollsplan långa. Även om vissa företag har hittat sätt att återvinna glasfiber till material av lägre värde, hamnar de flesta kasserade blad på soptippar. Och bortskaffningsproblemet kommer sannolikt att förvärras. "Större vindkraftverk är mer effektiva, så företag fortsätter att göra större och större," säger Dorgan. "Ofta kommer vindparker faktiskt att byta ut turbinbladen innan livslängden är slut eftersom parkerna kan generera mer el med större blad."
Dorgan och kollegor vid Michigan State University gjorde ett nytt turbinmaterial genom att kombinera glasfibrer med en växthärledd polymer och en syntetisk. Paneler gjorda av detta termoplastiska harts var starka och hållbara nog att användas i turbiner eller bilar. Forskarna löste upp panelerna i färsk monomer och tog fysiskt bort glasfibrerna, så att de kunde gjuta om materialet till nya produkter av samma typ. Viktigt är att de omgjutna panelerna hade samma fysiska egenskaper som sina föregångare.
Förutom nya vindkraftverksblad kan det nya hartset användas för en mängd andra applikationer. Genom att blanda hartset med olika mineraler producerade teamet odlad sten som kunde förvandlas till hushållsföremål, såsom bänkskivor och diskhoar. "Vi har nyligen gjort ett handfat i badrummet med den odlade stenen, så vi vet att det fungerar", säger Dorgan. Forskarna kunde också krossa det återvunna materialet och blanda det med andra plasthartser för formsprutning, som används för att tillverka föremål som laptopskydd och elverktyg.
Materialet kan till och med återanvändas till mer värdefulla produkter. Genom att smälta det termoplastiska hartset i en alkalisk lösning frigjordes poly(metylmetakrylat) (PMMA), ett vanligt akrylmaterial för fönster, bilbaklyktor och många andra föremål. Genom att höja temperaturen på matsmältningen omvandlades PMMA till poly(metakrylsyra), en superabsorberande polymer som används i blöjor. Den alkaliska matsmältningen producerade också kaliumlaktat, som kan renas och göras till godis och sportdrycker. "Vi återvann livsmedelsklassat kaliumlaktat och använde det för att göra björngodis, som jag åt", säger Dorgan.
Nu när forskarna har visat att hartset har lämpliga fysikaliska egenskaper för vindkraftverk hoppas de kunna göra några medelstora blad för fälttester. "Den nuvarande begränsningen är att det inte finns tillräckligt med bioplast som vi använder för att tillfredsställa denna marknad, så det måste finnas en betydande produktionsvolym online om vi faktiskt ska börja tillverka vindkraftverk av dessa material," Dorgan anteckningar.
Och är det en "yuck-faktor" inblandad i att äta godis som en gång var en del av ett vindkraftverk? Dorgan tycker inte det. "En kolatom som härrör från en växt, som majs eller gräs, skiljer sig inte från en kolatom som kom från ett fossilt bränsle", säger han. "Allt är en del av den globala kolcykeln, och vi har visat att vi kan gå från biomassa på fältet till hållbara plastmaterial och tillbaka till livsmedel." + Utforska vidare
