tcj_2021_09-restplanet

ВТОРИЧНАЯ PLAST/ПЛАСТПЕРЕРАБОТКА

Планета зеленых отходов Переработка сотен миллионов тонн накопленных отходов — скорое будущее зеленой энергетики

46

Сентябрь 2021  The Chemical Journal

ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА PLAST/ПЛАСТ

Петр Степаненко

П

отенциальные объемы отходов, возникающих от вывода отработавших зеленых энергоустановок, огромны. По оценкам Bloomberg New Energy Finance, к 2025 году мощность отработанных батарей, снятых с электромобилей, составят 95 ГВт/ч. Эта куча будет весить около 600 тыс. тонн. По прогнозам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, к тому же 2025 году накопится аналогичная масса старых солнечных батарей. А к 2050 году, по прогнозам IRENA, объем отработавших солнечных батарей может достичь 78 млн тонн. Наконец, по данным ассоциации WindEurope, в ближайшие два десятилетия в Европе будет появляться 300 тыс. тонн списанных лопастей ветряных турбин ежегодно.

Они заслуживают большего, чем билет в один конец на мусорный полигон.

Экономики нет

В то время как составные компоненты ветровой турбины, включая башню, редуктор и генератор, легко поддаются переработке, лопасти — необыкновенно сложный вызов для разработчика. Лопасти изготавливаются из композита стекловолокна и эпоксидной или другой термореактивной смолы. Сшитые полимеры не могут быть расплавлены и переработаны, в отличие от термопластов, таких как полипропилен. Кроме того, лопасти громоздки: так, одна лопасть LM Wind Power весит 15 тонн, хотя лопасти электростанций раннего поколения весят до 8 тонн каждая. Некоторые производители уже делают более легкие лопасти, добавляя в них углеродное волокно. Ожидается, что в будущем более сложные волокна, такие как углеродные нанотрубки и высокоэффективные синтетические материалы, могут облегчить лопасти и гарантировать им прочность. Но это не сделает композицию менее устойчивой к разложению и готовой к переработке.

Однако извлечение материалов из отработавших устройств при сегодняшнем уровне развития технологий является экономически неэффективным. Устройства и материалы изготавливаются таким образом, чтобы не разрушаться под воздействием экстремальных сил или условий окружающей среды, чтобы продлить на максимально возможный срок период эксплуатации. Извлечь дорогие материалы обратно — задача сродни получению философского камня. Материаловеды, производители и переработчики отходов работают над способами эффективной утилизации возобновляемых энергетических материалов. Но пока что недостаточно много таДорогие отходы ких устройств доживают свой век, чтобы инвестировать в полноценные предБ л а г о д а р я р а с т у щ е м у с п р о с у приятия по переработке. на возобновляемые источники энерНе ясно, успеет ли родиться пригии, производители уже столкнулись быльная отрасль, прежде чем начнется Сроки со стремительно растущими затрата- экспоненциальный и неконтролируеми и ограничениями поставок сырья, мый рост количества отходов чистой В США и Европе ветроэнергетики установили первые турбины промышпрежде всего кобальта и лития, возвра- энергии на планете. ленного размера в конце 1990-х годов. щение которых в промышленное проЭти машины рассчитаны на эксплуаизводство сейчас представляется жела- Ветер тацию в течение 25 лет и более, но нетельным, а в будущем может оказаться единственным способом восполнения Длина одной лопасти современной которые лопасти демонтируются для наземной турбины достигает 60 ме- замены на более эффективные вердефицита. Композитные материалы для лопа- тров, и лопасти становятся все длиннее. сии или же потому, что они пострадастей турбин, высокочистый фотоэлек- Компании хвастаются размерами своих ли от стихий, например, были поражетрический кремний и катоды аккумуля- лопастей, потому что больший размах ны молнией. Мир находится в ожидании сметоров также недешевы и представляют означает больше мощности на отдельлых находок и оригинальных подходов интерес для вторичной переработки. но взятую башню.

The Chemical Journal  Сентябрь 2021

47

ВТОРИЧНАЯ PLAST/ПЛАСТПЕРЕРАБОТКА

GE Renewable Energy совместно с Veolia North America приступили к переработке лопастей на цементном производстве в Миссури и планируют внедрить технологию на цементных заводах по всей территории США.

к утилизации. Ждать появления Эвереста из бывших ветроустановок и солнечных батарей осталось недолго, каких-то пять лет.

Конкурс решений Евросоюз осуществляет финансирование НИОКР, направленных на вторичную переработку лопастей ветряных турбин и деталей из композитов в рамках программы Horizon Europe. Так, разрабатываются три технологических направления переработки лопастей: механическая, сольволиз и пиролиз. К 2021 году наиболее распространенным способом переработки композитных материалов ветряных турбин, а также других отработанных композитных конструкций стало производство цемента, в котором минеральные компоненты помещаются в цементную смесь, а органическая фракция заменяет уголь в роли топлива. Использование этого процесса значительно сокращает выбросы CO2 при производстве цемента (от 16 % исходного объема энергии, если композиты составляют 75 % цементного сырья). Данная технология отработана и коммерчески доступна для переработки значительных объемов отходов ветроэнергетики, 48

хотя, вероятно, еще не во всех регионах мира.

позволит «на 27% сократить выбросы CO2 при производстве цемента» и на 13% сократить потребление воды.

GE, Veolia, Vestas Еще раньше, в январе 2020 года, датская Vestas заявила, что планируВ декабре 2020 года GE Renewable ет производить безотходные ветряные Energy и Veolia North America (VNA) турбины к 2040 году, имея в виду, что подписали многолетнее соглашение компания построит цепочку создания о переработке лопастей, снятых с на- стоимости, в которой не будет отходов. земных ветровых турбин в США.

GE Renewable Energy сообщила, что Мост из лопастей лопасти будут измельчаться на площадке VNA в Миссури, а затем использо- Интересное решение предложил ваться в качестве замены угля, песка в 2019 году в своей магистерской диси глины на цементных заводах по всей сертации в Делфтском технологическом университете инженер Стейн территории США. «Добавляя лопасти ветряных тур- Спекснайдер. Проект Спекснайдера «Мост из лобин — которые в основном изготавливаются из стекловолокна — как сырье пастей» предполагает использование для производства цемента, мы сокра- лопастей ветряных турбин целиком. щаем количество угля, песка и минера- Две хорошо видимые и узнаваемые лолов, ранее вовлекаемых в производство пасти пересекают весь мост и несут цемента», — сказал Боб Каппадона, на себе его надстройку. Лопасти повернуты на 180 градуглавный операционный директор подразделения экологических решений сов по отношению друг к другу, создавая симметричную конструкцию, котои услуг компании VNA. В 2019 году были завершены испыта- рая равномерно распределяет нагрузку. ния технологии с использованием ло- Между лопастями располагается напастей GE, а осенью 2020 года было пе- стил для движения, например, велосипедистов и пешеходов. реработано более 100 лопастей. Ссылаясь на анализ, проведенный При подготовке материала компанией Quantis U.S., GE Renewa­ble использованы публикации cen.acs.org.

Energy заявила, что переработка лопастей Сентябрь 2021  The Chemical Journal

ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА PLAST/ПЛАСТ

Сверхпрочный мост из отработавших лопастей от Стейна Спекснайдера из Делфтского технологического университета.

The Chemical Journal  Сентябрь 2021

49