Hay 30,000 turbinas eólicas en funcionamiento en Alemania, muchas de las cuales están comenzando a envejecer. En 2019, 2000 palas del rotor tuvieron que ser descartadas; en 2024, esta cifra se disparará hasta 15,000. ¿Pero dónde colocar estos gigantes de hasta 90 metros de largo y 15 toneladas métricas?
Las turbinas eólicas y su capacidad de generación de energía eléctrica han sido identificadas con el aprovechamiento de la naturaleza y el cuidado del medio ambiente, sin embargo el modo en que una parte de estos gigantes concluyen su vida útil se ha convertido en un problema que hasta ahora no había tenido solución.
Los investigadores del Instituto Fraunhofer para la Investigación de la Madera, Wilhelm-Klauditz-Institut, WKI tienen una solución: utilizaron una nueva técnica de reciclaje para recuperar y procesar la madera de balsa contenida en las palas del rotor en, por ejemplo, esteras de aislamiento para edificios.
Los viejos generadores de energía eólica deben ser eliminados, ya sea debido a la fatiga del material o simplemente porque están siendo reemplazados por sistemas más grandes y más eficientes.
Un estudio realizado por el Instituto Fraunhofer de Tecnología Química ICT predice que las 15,000 palas del rotor que deberán desecharse en 2024 se unirán a otras 72,000 en los próximos tres años. Ya tenemos métodos ecológicos para eliminar el acero y el concreto en los generadores de energía eólica, pero reciclar las palas del rotor sigue siendo problemático.
Firmemente unidos y casi imposibles de separar
Las palas del rotor no están hechas de acero. «Eso sería demasiado pesado e inflexible. Están hechos principalmente de plástico reforzado con fibra de vidrio (glass-fiber-reinforced plastic, GFRP, por sus siglas en inglés) y madera de balsa unida con resina epoxi o poliéster», dice Peter Meinlschmidt, gerente de proyectos del Instituto Fraunhofer para la Investigación de la Madera, Wilhelm-Klauditz-Institut, WKI en Brunswick. Este vínculo es extremadamente fuerte. Tiene que ser así: las palas del rotor alcanzan velocidades máximas de más de 250 kilómetros por hora, sometiéndolas a una fuerza enorme. Sin embargo, para el reciclaje de origen único, este es precisamente el problema, ya que es muy difícil separar los componentes individuales del material compuesto.
Una pala de rotor contiene alrededor de 15 metros cúbicos de madera de balsa, que no solo es una de las maderas más ligeras del mundo, sino que también es extremadamente resistente a la presión. «Esa es la ventaja clave de la balsa sobre la mayoría de las espumas plásticas», explica Meinlschmidt. Anteriormente, no había posibilidad de recuperarlo al desechar las aspas viejas del rotor.
«Aunque apenas tiene contenido de energía, se quema como material compuesto, generalmente en fábricas de cemento. Las materias primas de cemento deben calentarse hasta aproximadamente 1500 grados Celsius antes de que se unan y formen clinker de cemento, por lo que estas fábricas requieren una gran cantidad de energía. Además, las fibras de vidrio fundidas y la ceniza se pueden agregar más tarde al cemento y reemplazar las porciones de arena de cuarzo que de otro modo tendrían que ser ingresadas en el proceso». Pero el número de plantas de cemento en Alemania es limitado (hay 53 en total), y también lo es su necesidad de palas de rotor como material de combustión.
Desmontaje de las palas del rotor con una lanza de chorro de agua
Pero todavía hay esperanza para controlar la inminente inundación de las palas del rotor: Meinlschmidt y su equipo, colegas de Fraunhofer ICT y socios de la industria, han desarrollado una nueva tecnología de reciclaje. Para recuperar y reciclar la balsa de las palas del rotor, las aspas separadas se desmontan en el acto. «El enfoque convencional es usar una sierra de cinta para cortar las palas del rotor en tercios o cuartos, pero este es un proceso relativamente complejo. Es por eso que se nos ocurrió la idea de probarlo con una lanza de chorro de agua. ¿Y adivinen qué? : fue mucho más rápido y mejor», dice un entusiasta Meinlschmidt.
La lanza puede montarse en un vehículo especial y controlarse desde allí. «El tremendo empuje haría extremadamente difícil guiar la lanza a mano». Luego, mientras todavía está en el sitio, Los segmentos de cuchilla se introducen en una trituradora móvil que los rompe en pedazos del tamaño de la palma de una mano.
Finalmente, el equipo de investigación utiliza un molino de impacto para separar estas piezas en sus componentes individuales. Para este fin, se ponen en rotación y se lanzan contra el metal a alta velocidad. Como explica Meinlschmidt, «el material compuesto se rompe porque la madera es viscoplástica, mientras que las fibras de vidrio y la resina son muy duras».
«El enfoque convencional es usar una sierra de cinta para cortar las palas del rotor en tercios o cuartos, pero este es un proceso relativamente complejo. Es por eso que se nos ocurrió la idea de probarlo con una lanza de chorro de agua. ¿Y adivinen qué? : fue mucho más rápido y mejor», dice un entusiasta Meinlschmidt.
Aislante con palas de rotor
En Fraunhofer WKI, las piezas de balsa se procesan para hacer, por ejemplo, esteras de aislamiento de fibra de madera ultraligeras. «Actualmente, alrededor del 10 por ciento de los materiales de aislamiento de edificios están hechos de recursos renovables, aquí hay margen de mejora». Con una densidad de menos de 20 kilogramos por metro cúbico, estas alfombras son hasta ahora únicas en el mercado y proporcionan un aislamiento similar a los materiales comunes a base de poliestireno.
La balsa reciclada también se puede utilizar para producir una nueva espuma de madera elástica. Para esto, se muele hasta obtener un polvo muy fino y se combina con un agente espumante. La estabilidad de la espuma es creada por las fuerzas cohesivas de la madera, que hacen que los adhesivos sintéticos sean superfluos. La espuma es adecuada para su uso como material aislante respetuoso con el medio ambiente, pero también como material de embalaje que simplemente puede desecharse en el contenedor de reciclaje de papel.
Noticia de: Phys.org
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