Eines Tages werden wir Windturbinenblätter zu leckeren Gummibärchen recyceln

Vergrößern / Alte Windturbinenblätter werden normalerweise auf Deponien entsorgt, was das Konzept einer nachhaltigen Energieerzeugung eher untergräbt. Imagevixfr/Getty Images

Windenergie ist eine schnell wachsende Branche, mit einem Anstieg der Zahl der Neuinstallationen um 53 % allein im Jahr 2020, so der Global Wind Energy Council. Die massiven Fiberglasblätter können so lang wie ein halbes Fußballfeld sein und werden immer größer – je größer das Blatt, desto größer die Leistungsabgabe. Dies ist ein Problem, wenn die Schaufeln die mechanischen Teile der Turbinen überdauern. Sie werden normalerweise auf Deponien entsorgt, was das gesamte Konzept einer nachhaltigen Energieerzeugung untergräbt.

Glücklicherweise hat John Dorgan, Chemieingenieur an der Michigan State University, ein neues Polymerharz entwickelt, das nicht nur zu einer neuen Generation von Turbinenschaufeln, sondern auch zu Materialien für eine Vielzahl kommerzieller Anwendungen recycelt werden kann. Dazu gehören die Herstellung von Autorücklichtern, Windeln, Küchenspülen und sogar essbaren Gummibärchen. Er beschrieb seine Forschung diese Woche auf einem Treffen der American Chemical Society in Chicago.

Dorgan nennt seinen Ansatz "molekulare Flexibilität", teilweise inspiriert von einem Artikel, den er einmal von Isaac Asimov gelesen hatte und der eine Zukunft beschrieb, in der Menschen in der Lage sein würden, rohe Protonen, Neutronen und Elektronen nach Belieben neu zu synthetisieren. "Es ist fast wie der Replikator in Star Trek, wo sie Atome irgendwie in alles verwandeln können, was sie wollen: Eiskremwagen oder neue Kleidung oder was auch immer. entweder sonst", sagte Dorgan auf einer Pressekonferenz . Vortrag beim AEC-Meeting. "Natürlich sind wir weit von der Idee des Replikators entfernt, aber wir haben uns von so etwas inspirieren lassen."

Dorgan arbeitet seit langem mit einem seiner bevorzugten Polymere: Polyactide oder PLA, die ursprünglich entwickelt wurden, um biologisch abbaubare und nachhaltige Verpackungen herzustellen. PLA kann auch als Faser zur Herstellung von Textilien und Kleidung verwendet werden. Dorgans aktuelles Projekt, das vom Energieministerium finanziert wird, untersucht, wie Rotorblätter von Windkraftanlagen energieeffizienter gemacht werden können. Daher fragte er sich natürlich, ob PLA als recycelbares Bindemittelharz verwendet werden könnte.

Vergrößern / John Dorgan von der Michigan State University hält ein Schild aus einem neuen recycelbaren Harz hoch. YouTube/American Chemical Society

Dorgan Lab stellte sein neues Verbundharz her, indem es PLA in einem synthetischen Monomer namens Methylmethacrylat (MMA) auflöste, was zu einem sirupartigen Harz führte. Sie verwendeten Vakuumdruck, um das Harz durch die Glasfaser zu ziehen, wodurch dieses Harz zu starken Glasfaserplatten aushärtete. Diese Paneele können recycelt werden, indem sie in frischem Monomer aufgelöst werden, sodass Forscher neue Paneele für die nächste Generation von Windkraftanlagen wieder einschmelzen können. „Der heilige Gral beim Polymerrecycling geht immer von Anwendung zu Anwendung“, sagte er. „Das können wir mit diesen Materialien. Wir haben mehrere Zyklen durchlaufen und gezeigt, dass die mechanischen Eigenschaften beibehalten werden können.“

Der nächste Schritt besteht darin, mittelgroße Turbinenschaufeln herzustellen und sie im Feld zu testen. Aber Dorgan gibt zu, dass sein Harz noch nicht bereit ist, auf das Niveau zu skalieren, das erforderlich ist, um den aktuellen Bedarf der Windindustrie zu decken. Es gibt einfach nicht genug Biokunststoff, der durch sein Verfahren im Labor hergestellt wird, und die Entwicklung eines groß angelegten Produktionsverfahrens wird einige Zeit dauern.

Glücklicherweise ist es auch möglich, das Harz für andere Anwendungen wiederzuverwenden, sowohl Downcycle als auch Upcycle. Nehmen Sie zunächst das Material und zerkleinern Sie es, fügen Sie der Mischung vielleicht etwas mehr Polymer hinzu, und es ist perfekt für das Spritzgießen, eine gängige Herstellungstechnik für Kunststoffe. Dorgan hat auch pr ...