Doch wenn es an der Zeit ist, eine außer Betrieb zu nehmen, kann die Stärke einer Windkraftanlage zur Schwäche werden. Da die Klingen so langlebig sind, können die zu ihrer Herstellung verwendeten Materialien derzeit nicht recycelt werden. Und etwa 43 Millionen Tonnen dieser Blätter werden bis 2050 außer Betrieb genommen.
Die neue Arbeit beschreibt einen Weg, die Hauptbestandteile von Windkraftanlagenflügeln zurückzugewinnen, indem der Kunststoff, der sie zusammenhält, abgebaut wird, ohne die Hauptbausteine des Materials zu zerstören.
„Wir brauchen nachhaltige Energie, aber wir müssen auch die Verschwendung berücksichtigen, und dafür müssen wir Lösungen finden“, sagt Alexander Ahrens, Postdoktorand an der Universität Aarhus in Dänemark und Hauptautor der neuen Studie.
Windturbinenblätter werden aus starkem Kunststoff namens Epoxidharz hergestellt. Aufgrund der chemischen Bindungen, die beim Erstarren von Epoxidharz entstehen, kann es nicht geschmolzen und in eine neue Form gebracht werden, um es wiederzuverwenden, wie der Kunststoff, aus dem Wasserflaschen oder Milchkännchen bestehen. In diesem Fall werden für zusätzliche Festigkeit auch Fasern in das Harz gemischt. Diese Art von verstärktem Material – Glasfaser genannt, wenn die tragenden Fasern aus Glas bestehen – wird häufig für hochintensive Anwendungen wie Flugzeugflügel und Boote verwendet.
„Weil diese Materialien so langlebig sind, gibt es derzeit keine wirklich geeignete Technologie, um sie zu recyceln“, sagt Ahrens.
Es gibt zwar einige Verfahren zum Abbau von Glasfasern, aber diese Ansätze machen normalerweise den Epoxidanteil unbrauchbar und beschädigen oft auch die Glasfasern. Die Forscher in Aarhus machten sich daran, eine Methode zu entwickeln, die sanft genug ist, um die Hauptbestandteile wieder verwenden zu können.
Der resultierende Ansatz zielt auf chemische Bindungen ab, die den Kunststoff an Ort und Stelle fixieren und „sie wie Pac-Man zerkauen – einfach das Epoxid zerkauen und diese Glasfasern freisetzen“, sagt Troels Skrydstrup, Professor für Chemie in Aarhus und ein weiterer Autor von die neue Studie.
Um die Epoxidmaterialien abzubauen, tauchten die Forscher sie in eine Mischung aus Lösungsmitteln und fügten einen Katalysator hinzu, der zur Beschleunigung der chemischen Reaktion beitrug. Zwischen 16 Stunden und mehreren Tagen erhitzten sie alles auf 160 °C (320 °F), bis das Zielmaterial vollständig abgebaut war.