Fält med snurrande vindturbiner inspirerar tankar om jordvänlig energi, men tills nu, att generera vindkraft har inte varit så hållbart som folk kanske trodde.

Det kräver i allmänhet mycket tid och energi att härda den typ av harts som gör de 150 fot breda glasfiberturbinerna starka och hållbara. När de slutligen slits ut efter 20 eller 25 år, mycket lite av materialet kan återvinnas.

Doug Adams, Framstående professor i samhälls- och miljöteknik och Daniel F. Flowers -professorn, sade att det gjorde vindturbiner till ett idealiskt projekt för Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation, ett industrikonsortium, statliga och akademiska institutioner som syftar till att förbättra de kompositmaterial som tillverkas för användning i turbiner, bilar, lagringstankar för komprimerad gas och ett antal andra produkter som flygplan och sportartiklar.

"Vilken bättre applikation att titta på än vindkraft, där vi tänker på energi och hållbarhet främst i våra sinnen? Det är en stor utmaning vid tillverkning av kompositer, sa Adams, som också är ordförande för Vanderbilts avdelning för civil- och miljöteknik.

Problemet har en lösning i sikte, tack vare ett nytt återvinningsbart harts som härdar vid rumstemperatur från industripartnern Arkema. Detta nya harts, kallas Elium, skapar sin egen värme och härdar utan att skapa skavanker i glasfibern. Till skillnad från sin föregångare, detta harts hindrar inte att glasfibern återvinns.

Nationens ökande efterfrågan på el har drivit betydande tillväxt inom vindenergisektorn. American Wind Energy Association uppskattar att det finns fler än 52, 000 vindkraftverk i bruksskala som är verksamma i USA, och vindenergijobben växte med 20 procent under 2016. Denna tillväxt driver på innovation inom alla aspekter av vindindustrin – inklusive förbättringar i tillverkningseffektivitet, personalutbildning och återvinning vid uttjänt livslängd. Den långsiktiga effekten av det arbete som leds av Vanderbilt inkluderar lägre tillverkningskostnader, förbättrad tillförlitlighet hos turbiner och minskad energianvändning under hela livscykeln.

Adams, maskinteknik doktorand Christopher Nash, och Laboratory for Systems Integrity and Reliability forskningspersonalens roll i detta projekt för kompositinstitutet var att testa hartsens självhärdande egenskaper med hjälp av infraröd avbildning och ta fram en algoritm som tillverkare kan använda för att sätta upp processen på sina produktionslinjer.

"Denna kompositmaterialteknik är spännande eftersom den stänger slingan om hållbarhet inom vindenergi, " sa Adams.

Nästa steg är att skala upp processen från komponenter i teststorlek till blad i full storlek. Som partner på institutet, Vanderbilt kommer att kunna dra nytta av konsortiets robusta ekosystem för försörjningskedjan för att effektivt skaffa material och tillverkningskapacitet de behöver, samt ge Vanderbilt-studenter möjligheten att arbeta med ett brett utbud av partners med olika kapacitet.