Los procesos de pirólisis prometen un reciclado sostenible de los compuestos de fibras de las palas de los rotores
Se vislumbra una solución de reciclado económica y ecológica para los compuestos de fibra
Los aerogeneradores suelen funcionar entre 20 y 30 años antes de ser desmantelados y reciclados. Sin embargo, el reciclado de los compuestos de fibra, especialmente de las piezas de pared gruesa de las palas del rotor, ha sido inadecuado hasta ahora. Los métodos predominantes consisten en el reciclado térmico o mecánico. Para lograr un proceso de reciclaje sostenible y holístico, un consorcio de investigación dirigido por Fraunhofer IFAM está aunando sus conocimientos para recuperar las fibras mediante pirólisis. El posterior tratamiento de la superficie y las pruebas de calidad de los materiales reciclados permiten reutilizarlos en la industria.
En la actualidad, la gran mayoría de los aerogeneradores ya pueden reciclarse de forma limpia. En el caso de las palas del rotor, sin embargo, el reciclaje no ha hecho más que empezar. Debido al periodo de funcionamiento de 20 años y a las tasas de instalación, el volumen de palas para reciclar irá en aumento en los próximos años y décadas. En el año 2000, por ejemplo, se instalaron en Alemania unos 6.000 aerogeneradores, que ahora deben introducirse en un proceso de reciclado sostenible. En 2022, sólo en Alemania funcionaban unos 30.000 aerogeneradores terrestres y marinos con una capacidad de 65 gigavatios.
Dado que la energía eólica es la piedra angular más importante para un suministro eléctrico neutro desde el punto de vista climático, el Gobierno alemán se ha fijado el objetivo de seguir aumentando su capacidad eólica de aquí a 2030 mediante la instalación de turbinas más grandes y modernas. Las palas de los rotores serán cada vez más largas, la proporción de fibras de carbono utilizadas seguirá aumentando, al igual que la cantidad de residuos. Además, se prevé que la mezcla de materiales existente en las palas de los rotores aumente en el futuro y el conocimiento preciso de la estructura de los componentes será aún más importante para el reciclado. Esto subraya la urgencia de desarrollar métodos de procesamiento sostenibles, especialmente para reciclar los compuestos de fibra de pared gruesa de las palas del rotor.
Una solución de reciclado económica y ecológica para los compuestos de fibra en el horizonte
Las palas de los aerogeneradores que se reciclan actualmente están compuestas en más de un 85% por termoestables reforzados con fibra de vidrio y de carbono (GFRP/CFRP). Una gran proporción de estos materiales se encuentra en la zona de la brida y la raíz y dentro de las correas reforzadas con fibra como laminados de pared gruesa con espesores de pared de hasta 150 mm. La investigación sobre el reciclado de fibras de materiales de alta calidad como fibras continuas reviste especial importancia, no sólo por la energía necesaria para la producción de fibra de carbono. Aquí es donde entra en juego el proyecto "Pirólisis de compuestos de fibra de pared gruesa como innovación clave en el proceso de reciclado de palas de rotor de aerogeneradores" - "RE SORT" para abreviar-, financiado por el Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima de Alemania. El objetivo del equipo del proyecto es el reciclaje completo mediante pirólisis.
Un requisito previo para el reciclado de alta calidad de los compuestos de fibra es la separación de las fibras de la matriz, en su mayor parte termoestable. Aunque la pirólisis es un proceso adecuado para este fin, aún no se ha generalizado. Por ello, los socios del proyecto están investigando y desarrollando tecnologías de pirólisis que hagan económicamente viable el reciclado de estructuras de materiales compuestos de fibras de pared gruesa y que sean técnicamente diferentes de los procesos de reciclado que se utilizan habitualmente para los materiales compuestos de fibras en la actualidad. Se están estudiando tanto la pirólisis por lotes casi continua como la pirólisis por microondas.
La pirólisis por lotes, que se está desarrollando en el marco del proyecto, es un proceso de pirólisis en el que la matriz termoestable de los componentes de compuestos de fibra gruesa se descompone lentamente en compuestos de hidrocarburos oleosos y especialmente gaseosos mediante calentamiento externo. En la pirólisis por microondas, la energía se suministra mediante la absorción de radiación de microondas, lo que da lugar a una rápida generación interna de calor. Tanto la pirólisis por lotes casi continua como la pirólisis por microondas permiten separar los gases o aceites de pirólisis. La pirólisis continua por microondas prevista también permite conservar y reutilizar las fibras en toda su longitud.
Cómo triunfa la economía circular: utilización holística de los productos reciclados obtenidos
En el siguiente paso, las superficies de las fibras recicladas recuperadas se preparan mediante plasmas atmosféricos y recubrimientos químicos húmedos para garantizar su idoneidad para la reutilización en aplicaciones industriales. Por último, las pruebas de resistencia permiten decidir si las fibras recicladas volverán a utilizarse en la industria de la energía eólica o, por ejemplo, en los sectores de la automoción o los artículos deportivos.
Los aceites de pirólisis y los gases de pirólisis obtenidos en la pirólisis por lotes y por microondas se evalúan con respecto a su utilidad como materias primas para la síntesis de polímeros (aceites de pirólisis) o como fuentes de energía para su uso en centrales de cogeneración (gases de pirólisis).
Tanto la pirólisis por lotes casi continua como la pirólisis por microondas de flujo continuo prometen un funcionamiento económico y una reducción significativa de la huella medioambiental de la energía eólica. Por tanto, las posibilidades de aplicación técnica y aprovechamiento de los resultados del proyecto son muy buenas, de modo que este proyecto puede contribuir decisivamente a la consecución de los objetivos de sostenibilidad y clima del Gobierno Federal alemán.
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