風力エネルギーには大量の廃棄物問題があります。 新しいテクノロジーが解決に一歩近づくかもしれない

風力タービンは長持ちするように作られています。 彼らの高い体の上には長いグラスファイバー製のブレードが取り付けられており、その長さはフットボール競技場の半分以上にもなり、最も過酷で風の強い条件に耐えるように作られています。

しかし、この頑丈さは大きな問題をもたらします。それは、これらの刃が寿命を迎えたときにどうするかということです。

タービンの約 90% は容易にリサイクル可能ですが、ブレードはそうではありません。 これらはグラスファイバーをエポキシ樹脂で結合して作られており、非常に強力な素材であるため、分解するのは信じられないほど難しく、高価です。 ほとんどの刃は埋立地で寿命を終えるか、焼却されます。

これは風力エネルギー業界を悩ませている問題であり、風力発電の信頼を傷つけようとする人々の餌となっている。

しかし2月、デンマークの風力発電会社ヴェスタスは問題を解決したと発表した。

同社は、風力タービンのブレードの設計や材料を変更することなくリサイクルできる「画期的なソリューション」を発表した。

同社は、「新たに発見された化学技術」は液体中で古いブレードを分解して高品質の材料を生成し、最終的には新しいブレードや他の産業の部品の製造に使用できると述べた。

ケンブリッジ大学の持続可能性・材料エンジニアであるクレア・バーロウ氏はCNNに対し、この種の技術をスケールアップできれば「ゲームチェンジャーになる可能性がある」と語った。

2019年、ワイオミング州のキャスパー地域埋立地から、埋められるのを待っている長くて白いブレードの山を映した画像がネット上に広まり、風力発電の環境的証明に対する批判が引き起こされた。

風力エネルギーは急速に成長しています。 これは水力発電に続く世界をリードする再生可能エネルギー技術であり、地球温暖化汚染を引き起こす化石燃料エネルギーから各国が脱却するのを助ける上で重要な役割を果たしています。

しかし、第 1 世代の風力タービンが耐用年数の終わりに達し始め、他の風力タービンはより多くの風を吹き込み、より多くのエネルギーを生成できるより長いタービンブレードなどの新しい技術に道を譲るために早期に置き換えられる中、何をすべきかという問題が生じています。巨大な刃による攻撃はさらに緊迫します。

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刃物の廃棄物は、2050 年までに米国で 220 万トンに達すると予測されています。世界全体では、その数字は 2050 年までに約 4,300 万トンになる可能性があります。

それに対処する簡単な方法はいくつかあります。

現在の選択肢は無駄であるだけでなく、環境上の欠点もあります。 焼却は汚染をもたらすため、風力発電会社は埋め立てブレードには毒性の問題はないと主張しているが、バーロー氏はそれはまだ完全には明らかではないと述べた。

「それはあなたが思っているほど良性のことではありません」と彼女は言った。

タービンブレードの材料はリサイクルが難しく、コストがかかります。 タービンブレードの製造に使用されるエポキシ樹脂は「熱硬化性樹脂」と呼ばれます。

「加熱しても、ただ燃えるまで性質は変わりません」とバーロウ氏は言う。 「ただ丸めて材料をリサイクルして、簡単に再利用できるものにすることはできません。」

だからこそヴェスタスは、その新技術が大きな可能性を秘めていることを期待している。

「これは業界におけるサステナビリティの重要な課題でした。ですから、当然のことながら、解決策を見つけられたことに非常に興奮しています」とヴェスタスのサステナビリティ責任者、リサ・エクストランド氏はCNNに語った。

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同社がオーフス大学、デンマーク工科大学、米国に本拠を置くエポキシ企業オーリンと提携して取り組んでいるこのプロセスでは、液体の化学溶液を使用してブレードをエポキシの破片と繊維に分解する。 その後、エポキシ樹脂は Olin に送られ、そこで「バージングレード」のエポキシに加工できるとエクスストランド氏は述べた。

このプロセスでは、大量に容易に入手できる安価で毒性のない化学物質が使用されている、と彼女は付け加えた。 「これはエネルギー消費量が少なく、CO2 排出量も少ない技術になると期待しています。」

同社は、関与する化学薬品やこのプロセスを何回繰り返すことができるかなど、さらなる詳細については依然として口を閉ざしている。

エクストランド氏は、特許を申請中であり、最終的には他の企業にライセンス供与する計画であると述べた。

ヴェスタスはこれまでのところ、この技術を実験室でテストしているが、現在は2年間にわたってより大規模にテストするためのパイロット施設を建設しており、その後は商業化したいと考えている。

ヴェスタスは、この厄介な問題に初めて取り組んだわけではありません。 企業や科学者は長年にわたりさまざまなアプローチに取り組んできましたが、潜在的な解決策の多くは初期段階にあるか、小規模なままです。

1 つのアプローチは、ブレードを研磨してその材料を他の産業で使用することです。 欠点は、巨大な刃なので持ち運びや粉砕が難しいことです。 「素材にそれほど価値がないので、実際にやる価値はない」とバーロウ氏は語った。

しかし、一部の企業はそれをうまく機能させていると述べています。

フランスに本社を置く資源管理会社 Veolia は、古い刃物をセメント生産の原料に変えています。

ブレード素材をセメント窯に送る前に、細断、選別、混合します。 ヴェオリアによると、このブレンドを使用すると、セメント製造時に発生する地球温暖化汚染が 27% 削減されます。 このプログラムはこれまでに 2,600 枚のブレードを処理しました。

テネシー州に拠点を置くカーボン・リバーズ社は、米国エネルギー省と協力して、酸素のない環境で非常に高い熱を使用するケミカル・リサイクルの一形態である「熱分解」技術の規模拡大を支援している。

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同社のプロセスではガラス繊維が生産されており、これは新しい風力タービンのブレードに使用できるほか、自動車産業や海運産業でも使用できるという。 カーボン・リバーズの最高戦略責任者デビッド・モーガン氏は、エネルギー生産に使用できる石油も生産しているとCNNに語った。

この技術により、「正味のポジティブなエネルギー」となるプロセスで「風力タービンブレードを完全かつ完全にアップサイクルする」ことが可能になるとモーガン氏は付け加えた。

Carbon Rivers はこれまでに 41 枚、重さ 268 トンのブレードをアップサイクルしており、1 日あたり 5,800 枚以上のブレードを生産することを目指してリサイクル施設を建設しています。

その他の取り組みは、リサイクルしやすい新世代のブレードを作成するために、タービンの製造に使用される材料を変更することに焦点を当てています。

2022年、ミシガン大学の研究者は、ガラス繊維と植物由来のポリマーおよび合成ポリマーを組み合わせて、ブレード用の新しい樹脂を製造したと発表した。この樹脂は、新しいタービンブレード、ラップトップカバー、電源などの製品の材料にリサイクルできる可能性がある。ツール、さらにはグミベアのキャンディーまで。

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ミシガン州立大学の化学工学教授ジョン・ドーガン氏は声明で、「食品グレードの乳酸カリウムを回収し、それを使ってグミベアキャンディーを作り、私はそれを食べた」と述べた。

古いタービンを食べることを心配する人たちに向けて、ドーガン氏はこう述べた。「トウモロコシや草などの植物に由来する炭素原子は、化石燃料に由来する炭素原子と何ら変わりません。それはすべて地球規模の炭素循環の一部であり、私たちは、現場でのバイオマスから耐久性のあるプラスチック材料へ、そして食品へ戻ることができることを示してきました。」

もちろん、ブレードが現在廃止されているため、これは役に立ちません。

バーロー氏は、ヴェスタスの発見がこれほど説得力のある理由は、有害な化学物質や膨大なエネルギーを使用せずに、現在のタービンブレードから再利用可能な材料を回収するプロセスが約束されているからだ、と述べた。 「それは本当の勝者だ」と彼女は言った。

今、会社は規模を拡大する必要があります。

「彼らが想定していなかったあらゆる種類の問題が発生するだろう。したがって、遅いかもしれないが、これは10人にとって良いスタートだ」とバーロウ氏は語った。