Investigadores proponen el uso de pirólisis para reciclar las palas de aerogeneradores

Un grupo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU), en Lituania, y del Instituto Lituano de la Energía ha propuesto un método para reciclar las palas de las turbinas eólicas utilizando la pirólisis y sin generar residuos.

Las palas de los aerogeneradores fabricadas con compuestos de polímero reforzado con fibra de vidrio (PRFV) pueden servir hasta 25 años. Después acaban normalmente en los vertederos, ya que el PRFV es difícil de descomponer.

Se calcula que las palas de los aerogeneradores representan el 10% de los residuos de material compuesto reforzado con fibra de Europa. Los investigadores afirman que, para 2050, los residuos de palas de aerogeneradores aumentarán hasta unos dos millones de toneladas en todo el mundo. Dado que muchos países prohíben los materiales compuestos en sus vertederos, el reciclaje de las palas de aerogeneradores usadas se convierte en un reto que los investigadores de todo el mundo intentan resolver.

«El objetivo de reducir las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero a un nivel cercano a cero para el año 2050 se ha manifestado hace varios años. Desde entonces, cada vez son más los países que se comprometen con el objetivo de cero emisiones netas invirtiendo en recursos energéticos renovables, incluida la energía eólica. Sin embargo, el reciclaje de las palas de los aerogeneradores, que son tan largas como un campo de fútbol, muy resistentes y que incluyen plástico, es el principal problema. Sin una solución factible para ello, no podemos decir que la energía eólica sea totalmente sostenible y respetuosa con el medio ambiente», afirma el Dr. Samy Yousef, investigador de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Diseño de la Universidad Tecnológica de Kaunas.

Para hacer frente a este reto, el grupo de investigación dirigido por el Dr. Yousef ha realizado varios experimentos de descomposición del GFRP en sus componentes. Los resultados de su trabajo se han publicado recientemente en la revista Fuel.

Conversión sin residuos

Debido a su resistencia, sencillez de moldeado y bajo coste de fabricación, los compuestos de PRFV se utilizan para multitud de fines: para la fabricación de automóviles, buques marítimos, producción de petróleo y gas, construcción, artículos deportivos, etc. Los aviones, la energía eólica y la electrónica son algunos de los sectores que más utilizan el PRFV, cuya demanda mundial aumenta anualmente un 6%.

«Los compuestos de PRFV utilizados en muchas industrias, incluida la fabricación de palas de aerogeneradores, son termoestables o termoplásticos. En cualquiera de los dos casos, constan básicamente de dos componentes: fibra y resina (en algunos casos con diferentes adiciones de micro o nanopartículas). En cuanto a la fibra, suele ser de carbono o de fibra de vidrio (esta última es más barata)», explica el Dr. Yousef.

Durante los experimentos, el grupo de investigación aplicó la pirólisis (en presencia de catalizadores de zeolita y sin ellos) a diferentes lotes de composites -termoestable de fibra de vidrio y termoplástico de fibra de vidrio- midiendo la extracción de fenol (el componente principal en la producción de resinas fenólicas y la fabricación de nailon y otras fibras sintéticas) en cada caso. Después, analizaron las materias primas básicas de cada lote. Los investigadores también evaluaron el efecto que las nanopartículas aditivas (como el negro de humo) pueden tener en el rendimiento de los componentes útiles.

Aunque el rendimiento de los componentes extraídos durante la pirólisis difiere en función de las temperaturas aplicadas, la medición proximal reveló que en todos los casos se extrajeron los numerosos compuestos volátiles (hasta el 66%) y el residuo de fibra (alrededor del 30%). Las nanopartículas de fibra añadidas (nanotubos de carbono y grafeno) aumentaron el rendimiento del fenol.

«Los componentes volátiles son básicamente fenol, que puede utilizarse para la producción posterior de resina, y el residuo de fibra puede tener numerosas aplicaciones después de purificarlo químicamente: para hormigón reforzado con fibra, compuestos de polímeros, suelos de fibra. Nuestro método está prácticamente exento de residuos, con algunas pequeñas emisiones, lo que es habitual en este tipo de operaciones de conversión», afirma Yousef.

Una pala de aerogenerador real para seguir investigando

Los experimentos se realizaron con muestras preparadas en un laboratorio con composiciones similares a las utilizadas para fabricar las palas de los aerogeneradores, y no con las propias palas de los aerogeneradores. Por tanto, señala el Dr. Yousef, es necesario evaluar el efecto del recubrimiento de pintura, con el que se cubren las palas de las turbinas reales, sobre los resultados. Sin embargo, cree que no será significativo.

«Por supuesto, estaríamos encantados de recibir una pala de turbina eólica desgastada, que ya no es utilizable, y realizar nuestros experimentos con las muestras obtenidas del objeto real», dice Yousef.

Por el momento, el grupo de investigación está creando un modelo que permita escalar y calcular el impacto económico y medioambiental de los resultados.

Este estudio es uno de los varios realizados por el mismo grupo de investigación, que se centran en la aplicación práctica de los principios de la economía circular. El año pasado, su experimento de conversión de microfibras de pelusa en energía recibió una amplia atención internacional.

«Estamos desarrollando investigaciones en numerosos temas relacionados con el cambio climático, la extracción de energía limpia (H2 y CH4) mediante la tecnología de membranas y la transición a la economía circular, ya que estos temas están estrechamente relacionados con el futuro de nuestro planeta», afirma el Dr. Yousef.