Роберт Цай, выросший в бедной деревне в горах в центральной части Тайваня, пытается решить проблему, возникающую по мере распространения возобновляемых источников энергии: мощные лопасти ветряных турбин практически невозможно переработать.
Компания Цая, Swancor Holding, — одна из нескольких фирм, пытающихся разработать новые продукты, которые имитируют физические свойства нынешнего материала лопастей, но могут быть химически переработаны, что позволяет повторно использовать их энергоемкие компоненты в других продуктах. Однако существуют проблемы, связанные с тем, чтобы эти продукты прижились.
Каждый год в мире устанавливается все больше турбин, а размер лопастей все время увеличивается, чтобы эффективнее собирать ветер. В течение следующих двух десятилетий объем композитных отходов от списанных лопастей, срок службы которых составляет около 20 лет, вырастет в двадцать раз и достигнет 782 000 метрических тонн в 2044 году.
Ветроэнергетика производит меньше композитных отходов по сравнению с другими отраслями, такими как строительство и электроника, и около 90% турбин, включающих башню и другие компоненты, могут быть переработаны, поскольку многие детали изготовлены из стали. Тем не менее, многие компании ищут способы экономически эффективного сокращения отходов лопастей, чтобы достичь своих целей в области устойчивого развития.
Тайваньский завод Swancor, где компания поставляет композитные материалы для производства лопастей и других отраслей промышленности, дает представление о том, каким может быть это будущее. На желтых стеллажах высотой два метра хранится около 200 катушек нитей углеродного волокна, каждая длиной 2,5 километра. Машина медленно стягивает их вместе и погружает в густую бледно-желтую смолу. Материал обрабатывается теплом для застывания и равномерно обрабатывается давлением, пока не образует тонкую черную доску.
Этот материал, известный как углеволоконный композит, стал ключом к развитию ветровой промышленности. Прочный, легкий и гибкий, он позволяет производителям делать лопасти длиннее футбольных полей, что позволяет турбинам производить больше электроэнергии за меньшие деньги. Во многих частях мира электричество, произведенное с помощью энергии ветра, сейчас дешевле, чем сжигание ископаемого топлива.
Проблема, когда речь идет о переработке, заключается в бледно-желтой жиже. Известная как термореактивная смола, она нелегко превращается обратно в жидкую форму после застывания. Когда срок службы лопастей подходит к концу, застывшая смола затрудняет извлечение и повторное использование углеродных волокон, которые одновременно ценны и требуют больших выбросов в атмосферу. Хотя небольшое количество лопастей превращают в новые вещи вещи: в мосты и парковые скамейки, большинство из них измельчается или попадает на свалки.
«Люди критиковали ветер как "мусорную энергию" из-за неперерабатываемых лопастей, — говорит Цай. — Меня это не убедило, и я вложил деньги в наши исследования и разработку, и через несколько лет мы смогли сделать это. Мы изменили материал».
Инновация компании Swancor — новая смола, которую она называет EzCiclo. По словам Цая, она обладает теми же физическими свойствами, что и используемые сегодня смолы, но может быть растворена в нагретом чане со специальной жидкостью, которую компания называет CleaVER, что позволяет повторно использовать волокна.
На заводе Swancor в Тайване налажен демонстрационный процесс переработки. Отходы с производственного цеха подаются в большой металлический котел, в котором находится жидкость. По мере того как композит проникает в растворитель, эпоксидная смола отделяется от расширенных углеродных волокон, и в результате получается “рагу”, похожее на суп из черных морских водорослей.
Затем смесь отправляется на прядильную машину для отделения волокон от жидкости, которая после очистки может быть использована в качестве сырья для производства полиэстера. Затем волокна сушат, в результате чего по полу фабрики разбросаны мешки, полные черных комков углеродных волокон, достаточно мягких, чтобы быть набивкой для плюшевых мишек.
Наиболее распространенным источником углеродного волокна многократного использования является аэрокосмический лом. Ожидается, что к 2028 году мировой рынок вторичного углеродного волокна будет стоить 278 миллионов долларов. По данным BNEF, это относительно небольшая цифра по сравнению с 217 миллиардами долларов, вложенными в ветроэнергетику в прошлом году. Но это решение может спасти тысячи тонн отходов в промышленности.
По словам Сванкора, в процессе переработки композитного углеродного волокна выделяется около 2 килограммов углекислого газа на каждый килограмм восстановленного углеродного волокна по сравнению с более чем 55 килограммами выбросов при производстве первичного материала. В настоящее время компания совместно со своим клиентом Goldwind работает над оценкой жизненного цикла ветряных турбин, изготовленных с использованием перерабатываемой смолы, в течение всего срока службы.
Материал компании Swancor пока находится на стадии тестирования. EzCiclo стоит примерно на 10 - 15% дороже традиционной смолы, но это увеличивает общую стоимость проекта всего на несколько процентов, сказал Цай. Swancor рассчитывает, что разработчики пойдут на такой компромисс, чтобы достичь своих целей в области устойчивого развития.
Компании придется доказать, что перерабатываемые лопасти работают на том же уровне, что и их неперерабатываемые аналоги. По мнению Цая, выгода от вторичной переработки стоит инвестиций, учитывая необходимость сокращения выбросов, не создавая при этом новой экологической катастрофы.
