Neues chemisches Verfahren zur Gewinnung neuer Materialien aus den Rotorblättern von Windkraftanlagen in einem einzigen Prozess
Das neue chemische Verfahren ist nicht auf Windturbinenblätter beschränkt, sondern funktioniert bei vielen verschiedenen so genannten faserverstärkten Epoxidverbundwerkstoffen, einschließlich einiger Materialien, die mit besonders teuren Kohlenstofffasern verstärkt sind.
Symbolbild
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Rückgewinnung von BPA und Fasern aus handelsüblichen Epoxidverbundwerkstoffen durch Ru-Katalyse
Alexander Ahrens, Aarhus University
So kann das Verfahren dazu beitragen, eine potenzielle Kreislaufwirtschaft in der Windturbinen-, Luft- und Raumfahrt- sowie der Automobilindustrie zu etablieren, wo diese verstärkten Verbundwerkstoffe aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer langen Haltbarkeit für tragende Strukturen verwendet werden.
Da die Flügel für eine lange Lebensdauer ausgelegt sind, stellt die Haltbarkeit der Flügel eine ökologische Herausforderung dar. Die Rotorblätter von Windkraftanlagen landen nach ihrer Stilllegung meist auf Mülldeponien, da sie sich nur sehr schwer abbauen lassen.
Wenn keine Lösung gefunden wird, werden bis zum Jahr 2050 weltweit 43 Millionen Tonnen Abfälle aus Windturbinenblättern angefallen sein.
Das neu entdeckte Verfahren ist ein Konzeptnachweis für eine Recyclingstrategie, die auf die überwiegende Mehrheit der bestehenden und in Produktion befindlichen Windturbinenblätter sowie auf andere Materialien auf Epoxidharzbasis angewendet werden kann.
Die Ergebnisse wurden soeben in der führenden wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature veröffentlicht, und die Universität Aarhus hat zusammen mit dem Dänischen Technologischen Institut einen Patentantrag für das Verfahren eingereicht.
Konkret haben die Forscher gezeigt, dass sie mit Hilfe eines Katalysators auf Rutheniumbasis und den Lösungsmitteln Isopropanol und Toluol die Epoxidmatrix trennen und einen der ursprünglichen Bausteine des Epoxidpolymers, Bisphenol A (BPA), sowie völlig intakte Glasfasern in einem einzigen Prozess freisetzen können.
Allerdings ist die Methode noch nicht unmittelbar skalierbar, da das katalytische System für eine industrielle Umsetzung nicht effizient genug ist - und Ruthenium ein seltenes und teures Metall ist. Daher arbeiten die Wissenschaftler der Universität Aarhus weiter an der Verbesserung dieser Methode.
"Dennoch sehen wir darin einen bedeutenden Durchbruch für die Entwicklung langlebiger Technologien, die eine Kreislaufwirtschaft für epoxidbasierte Materialien schaffen können. Dies ist die erste Veröffentlichung eines chemischen Verfahrens, mit dem ein Epoxid-Verbundwerkstoff selektiv zerlegt und einer der wichtigsten Bausteine des Epoxid-Polymers sowie die Glas- oder Kohlenstofffasern isoliert werden können, ohne letztere dabei zu beschädigen", sagt Troels Skrydstrup, einer der Hauptautoren der Studie.
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