Lietuvos mokslininkai pasiūlė vėjo turbinų sparnų perdirbimo metodą

Vėjo jėgainių sparnai, kurie kartais gali būti ir tokio ilgio kaip futbolo aikštė, atitarnavę tampa atliekomis, pasmerktomis kauptis sąvartynuose. Šiandien, kai vis daugiau šalių pereina prie atsinaujinančių elektros energijos šaltinių, vėjo jėgainių sparnų perdirbimas tampa vis aktualesne problema. Prie jos sprendimo prisideda ir KTU bei Lietuvos energijos instituto mokslininkai.

Vėjo jėgainių sparnai, pagaminti iš stiklo pluoštu sustiprinto plastiko (GFRP), gali tarnauti iki 25 metų. Atitarnavę jie patenka į sąvartynus, kur išlieka praktiškai amžinai – medžiaga, iš kurios jie pagaminti, suyra sunkiai.

Apskaičiuota, kad vėjo turbinų sparnai sudaro net 10 proc. Europos kompozicinių medžiagų atliekų. Be to, mokslininkai teigia, kad iki 2050 metų vėjo turbinų sparnų atliekų kiekis visame pasaulyje išaugs iki maždaug 2 mln. tonų per metus. Daugeliui šalių uždraudus kompozicines medžiagas savo sąvartynuose, panaudotų vėjo turbinų sparnų perdirbimas tampa iššūkiu, kurį bando išspręsti viso pasaulio mokslininkai.

„Dar Paryžiaus susitarimo metu šalys įsipareigojo iki 2050 m. siekti klimatui neutralios ekonomikos. Nuo to laiko vis daugiau šalių investuoja į atsinaujinančius energijos išteklius, įskaitant ir vėjo energiją. Viena iš problemų, susijusių su šia energijos rūšimi yra tvirti, pagaminti iš plastiko vėjo turbinų sparnai, kurių perdirbimui kol kas nėra atrasta tinkamų būdų“, – sako KTU Mechanikos inžinerijos ir dizaino fakulteto mokslininkas dr. Samy Yousef.

Pasak jo, kol neišspręstas vėjo turbinų sparnų perdirbimo klausimas, teigti, jog vėjo energija yra visiškai tvari ir draugiška aplinkai – negalima.

Siekdama įveikti šį iššūkį, Kauno technologijos universiteto (KTU) ir Lietuvos energijos instituto (LEI) tyrėjų grupė, vadovaujama dr. S. Yousef, atliko keletą eksperimentų, kuriuose stiklo pluoštu sustiprintą plastiką (GFRP) suskaidė į sudedamąsias dalis.

Viskas beveik 100 proc. panaudotina iš naujo

Dėl savo tvirtumo, lengvumo ir mažų gamybos sąnaudų stiklo pluošto plastikas naudojamas automobilių, laivų, orlaivių ir sklandytuvų, įvairios paskirties laisvalaikio ir sporto prekių gamybai. Orlaiviai, vėjo energija ir elektronika yra pramonės šakos, kurios naudoja daugiausiai GFRP, o pasaulinė šių kompozicinių medžiagų paklausa kasmet didėja 6 procentais.

„Stiklaplastikis (GFRP), kuris naudojamas daugelyje pramonės šakų, gali būti termoreaktingas arba termoplastinis. Bet kuriuo atveju, kalbame apie dvi sudedamąsias dalis – pluoštą ir dervą (kai kuriais atvejais su skirtingais mikro ar nanodalelių priedais). Kalbant apie pluoštą, tai dažniausiai yra anglies pluoštas arba stiklo pluoštas (pastarasis yra pigesnis)“, – aiškina dr. S. Yousef.

Eksperimentų metu tyrėjų grupė pirolizės būdu išskaidė skirtingas stiklo pluošto medžiagų partijas į sudedamąsias dalis. Buvo įvertinta temperatūros ir priedų įtaka gautų medžiagų išeigai. Apibendrinant galima teigti, kad visais atvejais pirolizės būdu GFRP skyla į aromatinius junginius (iki 66 proc.) ir pluoštą (apie 30 proc.).

„Aromatiniai junginiai iš esmės yra fenolis, kuris gali būti panaudotas dervos gamybai, o pluošto likučius chemiškai išvalius galima pritaikyti įvairioms paskirtims – armuoto pluošto betonui, polimeriniams kompozitams, ar pluoštinėms dangoms. Mūsų metodas leidžia perdirbti stiklo pluošto plastiką praktiškai be atliekų, o išmetamųjų teršalų kiekis yra nedidelis, standartinis tokio pobūdžio konversijai“, – dalijasi S. Yousef.

Tyrimams tęsti reikia tikro vėjo turbinos sparno

Eksperimentai buvo atlikti naudojant mėginius, paruoštus laboratorijoje, kurių sudėtis analogiška vėjo turbinų sparnams. Dr. S. Yousef pažymi, kad reikia įvertinti ir dažų dangos, kuria yra padengti tikrieji turbinos sparnai, poveikį rezultatams. Tačiau, pasak mokslininko, šis poveikis neturėtų būti reikšmingas.

„Žinoma, būtų gerai gauti susidėvėjusį vėjo turbinos sparną, kuris yra nebetinkamas naudoti, ir atlikti šiuos eksperimentus su pavyzdžiais, gautais iš tikro objekto“, – pabrėžia mokslininkas.

Šiuo metu tyrėjų grupė kuria modelį, kuris leistų išplėtoti ir apskaičiuoti gautų rezultatų ekonominį ir aplinkosauginį poveikį.

Šis tyrimas yra vienas iš kelių tos pačios tyrėjų grupės, kurios pagrindinė tyrimų kryptis yra praktinis žiedinės ekonomikos principų įgyvendinimas, darbų. Praėjusiais metais jų atliktas energijos išgavimo iš pūkų mikropluošto eksperimentas sulaukė didelio tarptautinio dėmesio.

„Mes vykdome tyrimus daugelyje temų, susijusių su klimato kaita, švarios energijos technologijomis ir perėjimu prie žiedinės ekonomikos. Nuo šių problemų sprendimo priklauso mūsų planetos ateitis“, – teigia dr. S. Yousef.

Šaltinis: Samy Yousef, Ieva Kiminaitė, Justas Eimontas, Nerijus Striūgas, Mohammed Ali Abdelnaby, Catalytic pyrolysis kinetic behaviour of glass fibre-reinforced epoxy resin composites over ZSM-5 zeolite catalyst, Fuel, 2022, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123235 .