Исследователи Университета Цинхуа в Китае разработали технологию переработки отслуживших лопастей ветрогенераторов в ценные промышленные материалы — графен и карбид кремния. По расчётам авторов, новый метод позволяет сократить выбросы парниковых газов на 83–92% по сравнению с традиционными способами переработки композитных отходов. Результаты исследования опубликованы 6 ноября в научном журнале Chem Circularity.
Лопасти ветряных турбин изготавливают из прочных композитов на основе стекловолокна и полимерных смол. Эти материалы способны десятилетиями выдерживать серьёзные механические нагрузки и неблагоприятные погодные условия, но после завершения срока службы плохо поддаются переработке. В результате часть демонтированных лопастей отправляется на полигоны.
Китайские специалисты предложили использовать кратковременный электрический нагрев до температуры около 2000°C. Процесс занимает считаные секунды. При этом углерод из полимерной смолы взаимодействует с кремнезёмом стекловолокна с образованием карбида кремния, а часть углерода преобразуется в графен. Оба продукта востребованы при производстве высокопрочных и термостойких материалов.
Эксперименты показали, что полученную смесь можно возвращать в производство композитов, в том числе для новых ветрогенераторов. Добавление всего 0,3% переработанного материала увеличило сопротивление полимерной смолы деформации при растяжении на 27%, а при изгибе — на 9%. При концентрации 0,1% способность материала распространять тепло повысилась на 41%.
По оценке исследователей, выбросы парниковых газов при использовании новой технологии могут быть на 83% ниже, чем при пиролизе, и на 92% ниже, чем при химическом растворении композитов. Экономический расчёт также показал потенциальную прибыль около $80 с тонны отходов благодаря стоимости получаемых материалов. Для сравнения, традиционный пиролиз, по приведённым авторами оценкам, обходится примерно в $460 за тонну, а химическая переработка — в $1800.
При этом речь пока идёт об экспериментальной технологии. Исследователи работают над её масштабированием и поиском промышленных партнёров. Реальные экологические и экономические показатели крупного предприятия ещё предстоит подтвердить.
Разработка может помочь решить одну из проблем возобновляемой энергетики: необходимость утилизации оборудования после завершения его эксплуатации. Авторы также рассматривают возможность применения метода для переработки композитных материалов авиационной, автомобильной и строительной промышленности.
