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Pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA veem um caminho realista para a fabricação de pás eólicas bioderiváveis que podem ser recicladas quimicamente e os componentes reutilizados, acabando com a prática de pás velhas acabarem em aterros sanitários no fim de sua vida útil.
Os resultados foram publicados na nova edição da revista Ciência. A nova resina, que é feita de materiais produzidos usando recursos bioderiváveis, tem desempenho equivalente ao padrão atual da indústria de lâminas feitas de resina termofixa e supera certas resinas termoplásticas destinadas a serem recicláveis.
Os pesquisadores construíram um protótipo de lâmina de 9 metros para demonstrar a capacidade de fabricação de uma resina derivada de biomassa desenvolvida pelo NREL, apelidada de PECAN. A sigla significa PolyEster Covalently Adaptable Network, e o processo de fabricação se encaixa nos métodos atuais. Com a tecnologia existente, as lâminas eólicas duram cerca de 20 anos e, depois, podem ser recicladas mecanicamente, como trituradas para uso como enchimento de concreto. A PECAN marca um salto à frente devido à capacidade de reciclar as lâminas usando processos químicos suaves.
O processo de reciclagem química permite que os componentes das lâminas sejam recapturados e reutilizados repetidamente, permitindo a remanufatura do mesmo produto, de acordo com Ryan Clarke, pesquisador de pós-doutorado no NREL e primeiro autor do novo artigo. “É realmente uma abordagem ilimitada se for feita corretamente.”
Ele disse que o processo químico foi capaz de quebrar completamente o protótipo da lâmina em seis horas.
O artigo, “Fabricação e teste de termofixos derivados de biomassa para reciclagem de pás eólicas”, envolveu o trabalho de pesquisadores em cinco centros de pesquisa do NREL, incluindo o National Wind Technology Center e o BOTTLE Consortium. Os pesquisadores demonstraram uma estratégia de fim de vida para as pás PECAN e propuseram estratégias de recuperação e reutilização para cada componente.
“O método PECAN para desenvolver pás recicláveis de turbinas eólicas é um passo extremamente importante em nossos esforços para promover uma economia circular para materiais energéticos”, disse Johney Green, diretor associado do laboratório de Ciências de Engenharia Mecânica e Térmica do NREL.
A pesquisa sobre a resina PECAN começou com o fim. Os cientistas queriam fazer uma lâmina eólica que pudesse ser reciclável e começaram a experimentar qual matéria-prima eles poderiam usar para atingir esse objetivo. A resina que eles desenvolveram usando açúcares bioderiváveis forneceu um contraponto à noção convencional de que uma lâmina projetada para ser reciclável não terá um desempenho tão bom.
“Só porque algo é bioderivável ou reciclável não significa que será pior”, disse Nic Rorrer, um dos dois autores correspondentes do Ciência papel. Ele disse que uma preocupação que outros tiveram sobre esses tipos de materiais é que a lâmina estaria sujeita a uma “fluência” maior, que é quando a lâmina perde sua forma e se deforma ao longo do tempo. “Isso realmente desafia essa noção em evolução no campo da ciência dos polímeros, de que você não pode usar materiais recicláveis porque eles terão desempenho inferior ou se deformarão muito.”
Os compósitos feitos de resina PECAN mantiveram sua forma, resistiram à validação acelerada de intempéries e puderam ser feitos em um período de tempo semelhante ao ciclo de cura existente para a fabricação atual das pás de turbinas eólicas.
Embora as pás eólicas possam medir o comprimento de um campo de futebol, o tamanho do protótipo forneceu a prova do processo.
“Nove metros é uma escala na qual conseguimos demonstrar todos os mesmos processos de fabricação que seriam usados na escala de lâmina de 60, 80 e 100 metros”, disse Robynne Murray, a segunda autora correspondente.
Os outros coautores, todos do NREL, são Erik Rognerud, Allen Puente-Urbina, David Barnes, Paul Murdy, Michael McGraw, Jimmy Newkirk, Ryan Beach, Jacob Wrubel, Levi Hamernik, Katherine Chism, Andrea Baer e Gregg Beckham.
O Departamento de Energia dos EUA financiou conjuntamente a pesquisa por meio de seu Advanced Materials and Manufacturing Technologies Office e Bioenergy Technologies Office e seu suporte ao BOTTLE Consortium. Pesquisas e financiamentos adicionais permitirão que os pesquisadores construam lâminas maiores e explorem mais formulações bioderivadas.
O NREL é o principal laboratório nacional do Departamento de Energia dos EUA para pesquisa e desenvolvimento de energia renovável e eficiência energética. O NREL é operado para o DOE pela Alliance for Sustainable Energy LLC.
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