Des scientifiques donnent une seconde vie aux pales d'éoliennes difficiles à recycler
La rédaction ·
Des chercheurs ont préparé des échantillons de résine renforcée au carbure de silicium et au graphène récupérés sur des pales d'éoliennes mises au rebut, en vue d'un essai de traction. Crédit : Hao Bi
Conçues pour résister aux conditions les plus extrêmes, les pales d'éoliennes sont soumises à un rayonnement UV intense, des températures extrêmes, des rafales de vent et la foudre. Cependant, cette robustesse devient problématique en fin de vie, car leur démantèlement et leur recyclage s'avèrent complexes.
Dans un article publié le 6 novembre dans la revue Chem Circularity , des chercheurs ont découvert une méthode permettant de donner une seconde vie aux pales d'éoliennes mises au rebut. En soumettant ces pales à une brève exposition à une chaleur intense, ils ont transformé ces déchets en carbure de silicium et en graphène, deux matériaux précieux pour l'industrie. Cette méthode pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre de 83 % à 92 % par rapport aux stratégies de recyclage classiques, tout en étant rentable.
« Les éoliennes ont généralement une durée de vie d'environ 20 ans », explique Bing Deng, ingénieur chimiste et environnemental à l'université Tsinghua en Chine et auteur principal de l'étude. « Avec la mise hors service des éoliennes vieillissantes, notamment en Chine où l'énergie éolienne a connu un essor rapide, une grande partie des déchets finit dans les décharges. C'est un gaspillage de ressources. »
Le chauffage éclair permet d'obtenir deux matériaux utiles
La méthode de l'équipe exploite la composition chimique des pales. Les pales d'éoliennes sont généralement fabriquées à partir de fibre de verre contenant de la silice et de résine polymère riche en carbone. Grâce à une technique appelée chauffage éclair par effet Joule , les chercheurs ont chauffé les déchets à environ 2 000 °C en quelques secondes. À cette température, le carbone peut réagir avec la silice pour former du carbure de silicium, un matériau dur et résistant à la chaleur. Parallèlement, le carbone peut également se réorganiser en graphène, un matériau reconnu pour sa résistance et ses propriétés de conduction thermique et électrique.
Démantèlement d'une éolienne en Chine. Des chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode permettant de transformer les pales d'éoliennes, difficiles à recycler, en matériaux de valeur. Crédit : Bing Deng
Les chercheurs ont constaté que l'ajout de pales démantelées à d'autres matériaux les rendait plus utiles dans plusieurs contextes, notamment pour les nouvelles éoliennes. Seulement 0,3 % en poids de ces matériaux récupérés ont permis de rigidifier et de renforcer la résine, améliorant ainsi sa résistance à la déformation de 27 % en traction et de 9 % en flexion. À une concentration de 0,1 % en poids, ces matériaux ont augmenté la diffusivité thermique de la résine de 41 %, permettant une propagation plus rapide de la chaleur.
« Le mélange de carbure de silicium et de graphène peut être réincorporé dans les résines des nouvelles pales d'éoliennes, améliorant ainsi leurs propriétés mécaniques et thermiques », explique Deng.
Des émissions réduites et un profit potentiel
Au-delà de la création de nouveaux matériaux de valeur, ce procédé pourrait offrir une alternative plus propre et plus économique aux techniques de recyclage conventionnelles telles que la pyrolyse , qui utilise la chaleur pour décomposer les polymères en pétrole et en gaz, et la dissolution chimique, qui utilise des solvants pour séparer la résine des fibres de verre. Cette nouvelle méthode pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre d'environ 83 % et 92 % par rapport à la pyrolyse et à la dissolution chimique, respectivement.
« Avec les méthodes de recyclage classiques, le traitement des déchets engendre des coûts. Notre méthode, en revanche, pourrait générer un profit d'environ 80 dollars par tonne, car le carbure de silicium et le graphène récupérés sont précieux », explique Hao Bi, auteur principal de l'étude et ingénieur environnemental à l'université Tsinghua. « À titre de comparaison, la pyrolyse coûte environ 460 dollars par tonne, tandis que la dissolution chimique coûte environ 1 800 dollars par tonne. »
L'équipe travaille à l'industrialisation de son procédé et espère collaborer avec des partenaires du secteur. Sa méthode pourrait également être adaptée au traitement d'autres matériaux durables utilisés dans l'aérospatiale, l'automobile, l'emballage électronique et la construction.
« C'est plus que du recyclage. C'est du surcyclage », explique Deng. « Nous transformons quelque chose qui a peu de valeur en quelque chose qui vaut beaucoup plus. »
https://www.cell.com/chem-circularity/fulltext/S3051-2948(26)00197-0
Source : cell.com