Переработка отходов «зелёной» ветроэнергеники

Экологичность ветроэнергетики обычно не подвергается сомнению, однако, мало кто знает, что «зеленые» технологии иногда создают много неперерабатываемых и вредных отходов. Например лопасти генераторов.
В современной ветроэнергетике часто используется стекловолокно для армирования лопастей турбин на основе композитов. Но отслужившие свой срок лопасти турбин обычно утилизируются на свалках или сжигаются, что приводит к образованию вредных выбросов или появлению избытка золы.

Инженерам из канадского Университета Макгилла и Университета Райерсона удалось превратить вредные отходы в новый прочный материал для 3d-печати. Комбинация механического измельчения и пиролиза дала возможность переработать отслужившую свой срок лопасть ветряной турбины в тонкий волокнистый порошок.

Переработанные остатки лопасти не только показали более высокую прочность и жесткость по сравнению с первичным стекловолокном, но и после соединения с PLA (биоразлагаемым пластиком, популярным материалом для 3D принтеров) оказались способны создавать прочные армированные волокнами 3D-печатные детали.

В прошлом исследователи изучали механические, термические и химические стратегии переработки отходов лопастей турбин, но ни одна из них до сих пор не оказалась жизнеспособной. Несмотря на проблемы, которые по-прежнему препятствуют использованию переработанных волокон, канадская команда ожидает, что развитие турбинных технологий в течение следующих 30 лет приведет к значительному росту подобных отходов, а поскольку лопасти продолжают строиться неэкологично, по их словам необходима новая практика проектирования, чтобы превратить повторно используемые материалы в реальную коммерческую возможность.

По мнению исследователей, лучший способ улучшить как коммерческое обоснование, так и пригодность к печати переработанных деталей ветровых турбин — это объединить полученные волокна с PLA. Чтобы проверить свою гипотезу, команда измельчила часть секции большой лопасти в порошок, затем смешала его с расплавленными гранулами PLA в концентрации 5-10% и получила 1,75 мм филамент для 3D-печати. Из полученного материала было напечатано десять образцов на 3D-принтере Prusa i3Mk2S, а также еще по 10 образцов из пиролизированных волокон и обычного PLA.

Команда пришла к выводу, что их образцы продемонстрировали сравнительно высокую хрупкость из-за короткой длины волокон, и что при дальнейших исследованиях можно будет производить более длинноволокнистые материалы, способные «достичь свойств на растяжение армированных 3D-печатных образцов».