Las turbinas eólicas recicladas podrían convertirse en plexiglás, pañales o ositos de goma

Las palas de un aerogenerador suelen estar diseñadas para ser reemplazadas aproximadamente cada 20 años. Esto significa que, a medida que la energía eólica se vuelve más popular, más y más de estas enormes estructuras de fibra de vidrio serán descartadas y muchas de ellas podrían terminar enterradas en el suelo. Para fomentar el reciclaje de las cuchillas, un equipo de investigación ha desarrollado una resina aglutinante, el ingrediente que mantiene unido su material fibroso, que puede transformarse en sustancias más valiosas.

“Hemos diseñado específicamente un sistema pensando en el final de la vida”, dice John Dorgan, profesor de ingeniería química y ciencia de los materiales en la Universidad Estatal de Michigan, quien trabajó en el desarrollo de la nueva resina. Después de usarse durante años para fortalecer las palas de las turbinas eólicas u otras estructuras, la resina se puede reciclar de nuevo en otra pala de turbina o reciclarse en un material compuesto que se puede usar para fabricar productos de plástico. También se puede procesar para producir productos químicos más valiosos: estas opciones recicladas incluyen el plexiglás acrílico resistente a los golpes, un polímero superabsorbente que se usa en pañales y el conservante de alimentos lactato de potasio, que Dorgan usó para hacer ositos de goma que luego comió.

Las palas de las turbinas eólicas suelen tener 170 pies de largo, aproximadamente la longitud de una piscina olímpica. Pero debido a que las turbinas más grandes pueden capturar más energía, algunos parques eólicos marinos están invirtiendo en instalaciones más altas que pueden tener palas casi el doble de largas. Cuando estas cuchillas masivas se dañan o llegan al final de su vida útil, deben retirarse del uso. Para 2050, los expertos estiman que más de dos millones de toneladas de material para palas podrían retirarse cada año.

Hay dos obstáculos principales para reciclar estas estructuras. “Para empezar, es solo el hecho de que son muy grandes y están destinados a ser muy duraderos, para durar en el clima durante 20 años o más. Así que son algo difícil de desarmar y mover”, explica Aubryn Cooperman, analista de energía eólica en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, que no participó en el desarrollo de la nueva resina. Otro problema “es que están hechos de materiales que son lo más económicos posible [that will] siga obteniendo el rendimiento que necesita”. Para obtener la máxima eficiencia, las palas de las turbinas eólicas deben ser livianas y resistentes, por lo que los ingenieros generalmente las fabrican con fibra de vidrio unida con una resina de polímero. En teoría, este material se puede reciclar, pero los investigadores dicen que el producto resultante no es particularmente valioso. “El principal problema es que simplemente no es económico hacerlo”, dice Dorgan. “Es más barato simplemente enterrarlo en el suelo que reprocesarlo en algo útil”.

Para resolver este problema, el reciclaje de palas de aerogeneradores debe ser más fácil y rentable. Varias empresas en la industria de la energía renovable, incluidas Siemens Gamesa, General Electric y Vestas, están trabajando en este tema, dice Cooperman. “Cualquier cosa que facilite el reciclaje, que haga que sea menos costoso reciclar, aumenta las posibilidades de que ocurra más reciclaje”, señala.

Dorgan y sus colegas decidieron desarrollar una nueva resina de polímero que podría unir firmemente una gran estructura de fibra de vidrio mientras está en uso y que podría convertirse en una variedad de productos cuando llegue el momento de retirar la hoja. El equipo produjo una resina almibarada disolviendo polilactida, un polímero derivado de las plantas, en un monómero sintético llamado metacrilato de metilo (MMA). A continuación, los investigadores utilizaron presión de vacío para extraer la resina a través de las fibras de vidrio. Después de que las fibras se impregnaron con el líquido, la resina se endureció, produciendo paneles sólidos de fibra de vidrio. El mismo proceso se puede usar para hacer estructuras más grandes, incluidas las palas de las turbinas eólicas y los cascos de los barcos. El equipo presentó el trabajo esta semana en una reunión de la American Chemical Society.

Cuando llegó el momento de reciclar sus paneles de fibra de vidrio experimentales, los investigadores tenían algunas opciones. En uno, podrían triturar los paneles y agregar un polímero adicional, produciendo un material plástico que podría transformarse en otros objetos mediante el moldeo por inyección. Este compuesto de fibra corta podría convertirse en la base de las carcasas de las computadoras u otros objetos, pero no sería particularmente valioso, dice Dorgan. Otra opción era hacer paneles nuevos y fuertes a partir de los restos de los viejos: el equipo empapó los paneles en el monómero MMA, que disolvió la resina endurecida; luego, los investigadores retiraron físicamente las fibras de vidrio. El “jarabe” recuperado se utilizó para fabricar paneles de fibra de vidrio nuevos, que tenían las mismas propiedades físicas que los originales.

Pero la resina sobrante también tiene otros usos potenciales. “Lo que realmente impulsaría el reciclaje de turbinas eólicas es si pudiera convertirlas en algo que valga más dinero o si las usara para [make high-value] productos fuera de él”, dice Dorgan. Por ejemplo, someter la resina recuperada a diferentes reacciones químicas permitió al equipo extraer nuevos compuestos. Una sustancia producida de esta manera fue el metacrilato de polimetilo, un polímero acrílico mejor conocido como plexiglás. Esta sustancia transparente e irrompible se valora como una alternativa al vidrio en una amplia variedad de productos, desde ventanas hasta faros de automóviles. La cocción de la resina a alta temperatura produjo poli(ácido metacrílico), un material superabsorbente utilizado en pañales y otros productos. Un poco más de procesamiento resultó en lactato de potasio, que se agrega a una variedad de alimentos como conservante. Aunque Dorgan lo usó para hacer su propia versión de ositos de goma, no ve necesariamente los dulces caseros como la forma principal de mejorar la reciclabilidad de las aspas de las turbinas eólicas. Su objetivo es fomentar el reciclaje mediante el cambio de actitudes.

“Estoy tratando de ampliar los límites de cómo la gente piensa sobre el reciclaje”, explica. “Se trata de crear opciones adicionales y hacer que la gente piense en '¿Cuáles son realmente los límites del reciclaje?' Y que yo sepa, nadie ha reprocesado nunca un material compuesto duradero en algo que se pueda comer”.