El reciclaje químico emerge como una solución prometedora para los residuos de palas eólicas

Las tecnologías de energía renovable son necesarias para apoyar una transición energética sostenible. Sin embargo, las tecnologías renovables conllevan su propio consumo de recursos e impactos ambientales, incluida la generación de residuos al final de su vida útil. Las turbinas eólicas utilizadas en las décadas de 1990 y 2000 están ahora llegando al final de su vida útil; y si bien algunos componentes pueden prepararse para su reutilización o reciclarse, la gestión de otros (como las palas compuestas, que tienen muchas capas complejas y son grandes, pesadas y difíciles de manejar) plantea desafíos industriales. Debido a esto, los desechos de las palas generalmente se envían a vertederos o se incineran: una pérdida de recursos valiosos que también contamina el medio ambiente. Se estima que para 2030, sólo en la UE se generarán 570 millones de toneladas (Mt) de residuos de palas.

Según la Directiva marco sobre residuos de la UE, el vertido debería ser el último recurso después de la prevención, la preparación para la reutilización, el reciclaje y la recuperación. La UE cuenta con iniciativas para apoyar ese crecimiento sostenible y la prevención de residuos, incluido el Plan de Acción de Economía Circular 2020, que se centra en cómo se diseñan, consumen y eliminan los productos para prevenir la generación de residuos y mitiga los impactos manteniendo los recursos recirculando dentro de sus límites. la economía de la UE durante el mayor tiempo posible. En términos de energías renovables, la Directiva sobre energías renovables proporciona un marco legal para la transición hacia una energía limpia de la UE, mientras que el Pacto Verde Europeo da prioridad a las tecnologías de energías renovables con el objetivo de no generar emisiones netas de gases de efecto invernadero y alcanzar la neutralidad climática para 2050. Esto significa que las energías renovables Las propias tecnologías deberían tener una carga climática y ambiental general mucho menor durante su ciclo de vida.

Este estudio explora técnicas alternativas de gestión de residuos de palas de turbinas eólicas, para evaluar cuáles pueden optimizar la recuperación de materiales y minimizar el impacto ambiental. Evalúa la correlación entre la "circularidad" (proporción de material devuelto a la economía) y la huella de carbono de siete soluciones de gestión del final de su vida útil para álabes de turbinas, divididas en "circulares" (1 a 5) y "lineales" ( 6–7) escenarios de gestión: 

1. Reutilización (reutilización de un producto o sus piezas para funciones o aplicaciones distintas a las originales).
2. Molienda (proceso de reducción de tamaño para descomponer los compuestos en polvo o materia fibrosa). Este proceso recupera dos materiales diferentes: un polvo rico en resina utilizado en lugar de piedra caliza en la producción de materiales de construcción, y fracciones ricas en fibra que sustituyen el uso de materia prima en nuevos composites.
3. Solvólisis (un proceso de reciclaje químico que hace que los polímeros se disuelvan y recuperen fibras de las resinas).
4. Pirólisis (proceso mediante el cual se calienta el material hasta descomponerse, generando petróleo, gases y fibras inertes).
5. Coprocesamiento en hornos de cemento (utilización de residuos de palas para producir clinker, reemplazando una parte de combustibles fósiles y minerales).
6. Incineración (combustión de residuos produciendo cenizas y electricidad).
7. Vertedero (eliminación de residuos en vertederos de residuos inertes).

Los investigadores estudian la gestión de tres grandes palas de turbina de polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP) (de 71 metros) a lo largo de todo su ciclo de vida. Analizan la circularidad utilizando un "indicador de circularidad del producto" y la huella de carbono calculando el impacto del cambio climático.

Los resultados indican que el reciclaje de palas mediante solvólisis es la solución más circular (0,77): hasta un 83 % más eficiente en recursos que las otras alternativas. Si bien la solvólisis es la solución que consume más energía, recupera entre el 90% y el 100% de los materiales con entre un 50% y un 60% de calidad. En términos de huella de carbono a lo largo de su ciclo de vida, la solvólisis es también la solución con menos emisiones de carbono (225-503 toneladas equivalentes de CO 2 (t CO 2 -eq) 1 por cada tres palas).

La reutilización de palas, la molienda y el coprocesamiento de cemento tienen una circularidad similar (0,52–0,55) y recuperan cantidades similares de materiales (52–60%), mientras que la incineración y el vertido tienen una circularidad notablemente reducida (0,22) porque no preservan o recuperar material 2 . La reutilización de palas, la molienda y el coprocesamiento de cemento tienen huellas de carbono similares (499–615 t CO 2 -eq).

La pirólisis también es una solución menos circular (0,42); mientras se recupera el material, el proceso consume mucha energía y un tercio del material resultante es de baja calidad y debe ser incinerado posteriormente. En términos de huella de carbono, la pirólisis oscila entre 566 y 744 t CO 2 -eq, lo que podría ser hasta un 19 % mayor que la incineración o el vertido (623 t CO 2 -eq) y un impacto de hasta un 231 % GW en comparación con la solvólisis.

Los resultados indican que los procesos al final de su vida útil que permiten la recuperación de más materiales de alta calidad parecen tener el mayor potencial de circularidad y reducción de carbono en comparación con otras alternativas. Por ello, los investigadores recomiendan innovaciones industriales y metodológicas para apoyar la circularidad y la sostenibilidad. Las posibilidades van desde nuevos proyectos de investigación, innovación y desarrollo para ampliar la solvólisis 3 , hasta nuevas técnicas de diseño de palas y cooperación circular con otras industrias para mejorar la circularidad (automoción, aviación, construcción) para facilitar los residuos de palas y la recuperación de materiales al final de la vida. -life, incluida la implementación de soluciones complementarias de economía circular, como la reutilización de palas en productos alternativos.

Se espera que el rendimiento de la solvólisis y la pirólisis cambie en un futuro próximo a medida que estos procesos se mejoren y sean capaces de recuperar materiales de mayor calidad. Para abordar esto, los investigadores también llevaron a cabo un "análisis de sensibilidad" para evaluar la probabilidad de que los resultados varíen en el futuro. Por ejemplo, aumentar la eficiencia del proceso de pirólisis en un 20% traería una mejora del 14% en la circularidad y una reducción del 5% en la huella de carbono; sin embargo, mejorar la eficiencia sin mejorar la calidad del material recuperado no conduce a ahorros significativos de recursos o carbono. La calidad de los materiales recuperados debería aumentar al menos un 50% para generar ahorros significativos en el calentamiento global, que son mucho más notables para la solvólisis (ahorros de carbono del 15% al ​​24% en pirólisis, frente a ahorros de 27% a 52% en solvólisis).