Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. ven un camino realista para producir palas eólicas bioderivadas que puedan reciclarse químicamente y sus componentes reutilizarse, lo que elimina la práctica de fabricar palas viejas. Fin de su vida útil.
Los hallazgos se publican en un nuevo número de la revista. Ciencia. La nueva resina, fabricada a partir de materiales producidos a partir de recursos bioderivados, cumple con los estándares actuales de la industria para palas fabricadas con resina termoestable y supera a algunas resinas termoplásticas destinadas al reciclaje.
Los investigadores construyeron un prototipo de pala de 9 metros para demostrar la productividad de una resina derivada de biomasa desarrollada por NREL llamada PECAN. El acrónimo significa PolyEster Covalently Adaptable Network y el proceso de fabricación trabaja en estrecha colaboración con los métodos existentes. Con la tecnología actual, las palas eólicas duran unos 20 años y luego pueden reciclarse mecánicamente, es decir, triturarse para usarse como relleno de hormigón. PECAN da un paso adelante debido a la capacidad de reciclar la hoja mediante un proceso químico suave.
Según Ryan Clark, investigador postdoctoral del NREL y primer autor del nuevo artículo, el proceso de reciclaje químico permite recuperar y reutilizar los componentes de la pala, creando el mismo producto una y otra vez. “Es un enfoque realmente ilimitado si se hace bien”.
El proceso químico pudo descomponer completamente el prototipo de pala en seis horas, dijo.
El artículo, “Desarrollo y evaluación de termoestables derivados de biomasa para el reciclaje de palas eólicas”, involucró el trabajo de investigadores de cinco centros de investigación del NREL, incluido el Centro Nacional de Tecnología Eólica y el Consorcio BOTTLE. Los investigadores demostraron estrategias para el final de su vida útil de las palas PECAN y propusieron estrategias de recuperación y reutilización para cada componente.
“El método PECAN para producir palas de turbinas eólicas reciclables es una parte importante de nuestros esfuerzos para promover una economía circular para los materiales energéticos”, dijo Johnny Green, director asociado del laboratorio de ciencias de ingeniería mecánica y térmica del NREL. Es un paso muy importante.
La investigación sobre la resina PECAN comenzó por el final. Los científicos querían crear una pala eólica que pudiera reciclarse y comenzaron a experimentar con qué materias primas podrían utilizar para lograr este objetivo. La resina que desarrollaron utilizando azúcares bioderivados contradijo la creencia popular de que una hoja diseñada para ser reciclada tampoco funcionaría.
“El hecho de que algo sea bioderivado o reciclable no significa que se vaya a degradar”, dijo Nic Rorrer, uno de sus dos autores correspondientes. Ciencia Una preocupación que otros tienen sobre este tipo de material es que la hoja será más propensa a “deslizarse”, lo que ocurre cuando la hoja pierde su forma y se deforma con el tiempo, dice el periódico. “Realmente desafía esta noción en evolución en el campo de la ciencia de los polímeros, de que no se pueden usar materiales reciclados porque tendrán un rendimiento muy pobre o se arrastrarán demasiado”.
Los compuestos fabricados con resina PECAN conservaron su forma, resistieron la rápida validación de la intemperie y pudieron fabricarse en un plazo similar al ciclo de curado actual de cómo se fabrican actualmente las palas de las turbinas eólicas.
Si bien las palas eólicas podrían medir la longitud de un campo de fútbol, el tamaño del prototipo es una prueba del proceso.
“Nueve metros es una escala en la que pudimos demostrar todos los procesos de fabricación utilizados en la escala de palas de 60, 80 y 100 metros”, dijo Robin Murray, segundo autor correspondiente.
Otros autores, todos de NREL, son Erik Rognerud, Allen Puente-Urbina, David Barnes, Paul Murdy, Michael McGraw, Jimmy Newkirk, Ryan Beach, Jacob Wrubel, Levi Hamernik, Katherine Chism, Andrea Baer y Gregg Beckham.
El Departamento de Energía de EE. UU. financió conjuntamente la investigación a través de su Oficina de Tecnologías de Fabricación y Materiales Avanzados y su Oficina de Tecnologías de Bioenergía y el Consorcio BOTTLE. La investigación y la financiación adicionales permitirán a los investigadores desarrollar hojas más grandes y explorar más formulaciones de origen biológico.
NREL es el principal laboratorio nacional del Departamento de Energía de EE. UU. para investigación y desarrollo de energía renovable y eficiencia energética. NREL es operado para el DOE por Alliance for Sustainable Energy LLC.
