Des chercheurs recyclent les matériaux des pales d'éoliennes pour fabriquer des plastiques amélioré
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Une nouvelle méthode de recyclage des pales d'éoliennes sans utiliser de produits chimiques agressifs a permis de récupérer des fibres de verre et des résines à haute résistance qui ont permis aux chercheurs de l'Université d'État de Washington de réutiliser les matériaux pour créer des plastiques plus résistants.
L’innovation offre un moyen simple et respectueux de l’environnement de recycler les pales d’éoliennes pour créer des produits utiles.
Dans un article paru dans la revue Resource, Conservation, and Recycling, l'équipe de chercheurs a découpé le matériau léger couramment utilisé dans les pales d'éoliennes, le polymère renforcé de fibres de verre (PRFV), en blocs d'environ cinq centimètres. Ils ont ensuite trempé les flocons dans un bain de sel organique à faible toxicité, mélangé à de l'eau surchauffée sous pression, pendant environ deux heures, afin de décomposer le matériau. Ils ont ensuite réutilisé ses composants pour fabriquer des plastiques plus résistants.
« Cela fonctionne très bien, surtout compte tenu des conditions douces que nous avons appliquées », a déclaré Cheng Hao, ancien étudiant diplômé de l'École de génie mécanique et des matériaux et co-auteur principal de l'article. « Le solvant est un solvant vert, et la température est également acceptable pour cet usage. »
Le matériau PRFV a toujours été très difficile à recycler. Alors que les thermoplastiques, comme le plastique utilisé dans les bouteilles de lait, peuvent être fondus et facilement réutilisés, les composites en fibre de verre sont généralement fabriqués à partir de thermodurcissables. Ces composites sont polymérisés et difficiles à défaire et à reconstituer.
La première génération d'éoliennes modernes fabriquées en composites, datant des années 1990, arrive aujourd'hui en fin de vie, ce qui pose un défi majeur en matière d'élimination. Le matériau renforcé de fibre de verre représente environ les deux tiers du poids total d'une pale d'éolienne. De plus, lors de la fabrication des pales, environ 15 % du matériau est également gaspillé.
À gauche : déchets de pales d'éoliennes ; au milieu : pales d'éoliennes traitées et séchées en polymère renforcé de fibres de verre (PRFV) ; à droite : plastique moulé par injection contenant 70 % de PRFV recyclé (photo de WSU).
« Avec le développement de l'énergie éolienne, le recyclage et la réutilisation des déchets d'éoliennes deviennent de plus en plus urgents », a déclaré Jinwen Zhang, auteur correspondant et professeur à l'École de génie mécanique et des matériaux. « Cette méthode de recyclage est évolutive, rentable et respectueuse de l'environnement, offrant une solution durable pour la réutilisation de grandes quantités de déchets renforcés de fibres de verre. »
Dans le cadre de leurs travaux, les chercheurs ont trempé le matériau de la lame dans une solution douce d'acétate de zinc, utilisée dans les médicaments, notamment les pastilles pour la gorge et les additifs alimentaires. Cette solution douce leur a permis de récupérer des fibres de verre et des résines en bon état, qu'ils ont ensuite ajoutées directement à des thermoplastiques pour produire des matériaux composites résistants contenant jusqu'à 70 % de fibres de verre recyclées. De plus, les chercheurs ont pu récupérer et réutiliser la majeure partie de la solution d'acétate de zinc catalytique par simple filtration.
« La facilité de récupération du catalyseur améliore la durabilité globale et la rentabilité de la méthode », a déclaré Zhang, qui mène des recherches au Centre des matériaux composites et de l'ingénierie .
En ajoutant le matériau recyclé au plastique nylon et en le testant, les chercheurs ont constaté que les fibres supplémentaires rendaient le nylon plus de trois fois plus résistant et plus de huit fois plus rigide. Ils ont également constaté que le PRFV recyclé pouvait renforcer d'autres plastiques, comme le polypropylène et les plastiques utilisés dans les pots à lait et les bouteilles de shampoing.
« Pour ce travail, nous n'avons pas eu besoin de rompre complètement toutes les liaisons et de pousser la réaction jusqu'à son terme », a déclaré Baoming Zhao, co-auteur principal et professeur adjoint de recherche au Centre d'ingénierie et de matériaux composites. « Tant que nous pouvons décomposer le réseau réticulé en fragments plus petits et que ceux-ci sont transformables par fusion, nous pouvons les combiner avec du nylon et obtenir un nouveau composite. Nous ne séparons pas la résine de la fibre ; nous mélangeons simplement le tout avec du nylon et obtenons un nouveau composite. »
Les chercheurs poursuivent leurs études pour simplifier encore davantage les conditions chimiques de recyclage en réduisant les besoins de pressurisation. En collaboration avec le Bureau de commercialisation de la WSU , ils espèrent également développer des matériaux de pales entièrement recyclables.