Vindmøllevinger kan bli resirkulert ved hjelp av ny teknologi

Når et fremtidig vindmølleblad blir tatt ned, kan det demonteres og gjenbrukes i stedet for å havne på deponi. Forskere ved Aarhus Universitet og Teknologisk Institut, som står bak Dreamwind-prosjektet, håper det. Samfunnet har nettopp bruk for nye teknologier for å gjøre det mulig å resirkulere de enorme mengdene kasserte turbinblader som kommer i fremtiden, og som akkurat nå ikke kan håndteres på en miljømessig fornuftig måte.

I fire år har forskere jobbet for å lage et nytt komposittmateriale som er sterkt nok til å motstå vind og vær som et vindmølleblad, men som i motsetning til dagens vinger også kan gjenvinnes fordi råvarene kan skilles ut igjen når bladet er utslitt.

– Vanskelige å skille ut

– Slik det er nå, er det veldig vanskelig å resirkulere vingene på grunn av måten de er bygget opp på. Vindkraftverk er komposittmaterialer som er utrolig sterke og lette, og er egenskaper som du virkelig vil bruke i vindindustrien, men som gjør dem vanskelige å skille ut, sier Simon Frølich, teknisk direktør ved Teknologisk Institutt og medutvikler av teknologien.

Prosjektet har kostet totalt 26,8 millioner danske kroner, hvorav 17,6 millioner kommer fra Innovasjonsfondet. Med Vestas i ryggen har forskere utviklet en ny type komposittmateriale sammensatt av karbon eller glassfiber og en modifisert epoksy som lettere kan skilles ut fra fibrene – og så kan begge materialene resirkuleres separat.

Men selv om forskerne har dokumentert prosessen, er det risikabelt å investere i teknologien, ettersom omlegginger på epoksyprodusentenes side vil være utfordrende, og det kan derfor ta mange år før materialet skal brukes i ny vingeproduksjon, vurderer Frølich.

Mirakelharpiks kan skilles i eddikbad

Epoksyen har vært i sentrum for utviklingen siden prosjektet startet i mars 2016. I fire år har forskere utviklet en modifisert versjon av den amerikanske produsenten Olin Epoxys produkt, der de har tilsatt aminosyren L-cystin i pulverform til harpiksen. Epoksyen brukes som et bindemiddel i det nye komposittmaterialet, som er testet for om det lever opp til de «ekstreme» styrkekravene til bladene.

– Vi tester løpende for å guide utviklingen og for å sikre på at vi ikke har laget et materiale som er veldig enkelt å skille ut, men ikke sterkt nok til å bygge en vindmøllevinge. Da er det ingen grunn til å fortsette, sier Frølich.

Forskernes arbeid består blant annet i å lage testemner, ødelegge dem på ulike måter og måle hvordan de oppfører seg før de går i stykker. De simulerer også blåst, regn eller hvis en «mølle står og vipper litt», for å gjøre testene så realistiske som mulig.

Separere best mulig

Men det er ikke nok å sikre styrken, når utviklingen dreier seg om gjenbruk av materialene, og derfor undersøker forskerne også hvordan harpiksen og epoksyen blir best separert etter bruk.

Et stykke komposittmateriale med den nye epoksyen senkes i et bad med eddiksyre og vann oppvarmet til 70 grader. Etter et par timer trekker epoksyen seg ut og synker i små flak til bunnen, der også karbon- og glassfibermattene legger seg. Det er en fysisk separasjon, understreker Frølich, ikke en kjemisk.

– I stedet for bare å ha én separat strøm av gjenvinnbare materialer, som gir en blanding, er målet å ha to forskjellige strømmer av materialer – en som er fibermaterialet og en som er resirkulert harpiks.

Mer langsiktig enn kortsiktig løsning

Slik teknologien er akkurat nå, kan det fortsatt være igjen epoksyrester på fibrene etter badbehandlingen, og strukturen i fibermatten endres slik at materialet mister litt av styrken. Siden epoksyen er modifisert, kan verken det ene eller andre gjenbrukes som råmateriale.

– På slutten av det første prosjektet har vi utviklet en metode for å skille de to delene av kompositten fra hverandre, men hvordan kan vi bruke dem videre? Hvordan fanger vi verdien av dette konseptet vi har utviklet? Det vil vi gjerne jobbe videre med nå, sier Frølich.

Fibrene kan blant annet brukes i termoplast, hvor de kan erstatte jomfruelige materialer, men problemet er at det vil være for store mengder komposittmaterialer i forhold til hvor mye termoplastisk samfunnet etterspør, utdyper Frølich. I tillegg kan de brukes i tilfeller der styrken på materialet ikke er så kritisk – kanskje i bilindustrien, nevner han. Epoksyen kan brukes som råmateriale i den kjemiske industrien.

De kommende årene håper forskere å finne flere muligheter for gjenbruk av materialene, men det betyr at det fremdeles er lenge til at teknologien blir brukt i praksis.

– Det er ikke noe som kommer til å ligge på en vindmøllevinge verken i år eller neste år, og sannsynligvis heller ikke før tidligst om 5-10 år, sier han og utdyper at en vinge har en gjennomsnittlig levetid på 25 år, noe som gir en enda større tidsforsinkelse når teknologien kommer til å gi miljøgevinst.

Denne artikkelen ble først publisert på Ingeniøren for deres abonnenter og gjøres tilgjengelig for abonnenter av TU Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.