Een materiaal voor windturbinebladen en vliegtuigvleugels dat in potentie honderden jaren mee kan gaan: het klinkt bijna te mooi om waar te zijn. Zeker nu we te maken krijgen met het afval van de eerste generatie windturbines.
Oplossing voor ‘delaminatie’ van windturbinebladen
De gemiddelde levensduur van windturbines is slechts 20 tot 25 jaar, al wordt die wel steeds langer. WindEurope becijferde dat er tot en met 2023 waarschijnlijk zo’n 14.000 windturbinebladen zijn ontmanteld, samen goed voor tussen de 40.000 en 60.000 ton materiaal. Tot aan 2030 zal er alleen in Europa al voor ruim vijfhonderd miljoen ton afval aan turbinebladen zijn geproduceerd. Die kunnen in theorie weliswaar gerecycled worden, maar daar komen veel technische en logistieke uitdagingen bij kijken.
Windturbinebladen bestaan meestal uit vezelcomposiet, gemaakt van glas- of koolstofvezel en een kunststofhars als polyester of epoxyhars. Zo’n vezelversterkte kunststof (fibre-reinforced plastic of FRP) is licht, maar toch sterker dan normale kunststof. Het wordt gemaakt door meerdere lagen vezels met een polymeerbindmiddel te smelten tot één blok. Dat maakt het materiaal echter ook gevoelig voor zogenoemde delaminatie, waarbij de lagen vezels zich van elkaar scheiden.
Opmerkelijk
Soms stuit je als redactie op nieuws waarbij een wenkbrauw omhoog schiet. Die ene vreemde innovatie, een onverwacht effect van klimaatverandering of een staaltje menselijke onhandigheid. Opmerkelijk dus. In deze rubriek deelt Change Inc. bijzondere vondsten en ontwikkelingen.
Zelfhelend materiaal
Daar hebben onderzoekers van de North Carolina State University nu een oplossing voor, schrijft Interesting Engineering. Ze deden twee belangrijke aanpassingen aan het materiaal. Het eerste is de toevoeging van een thermoplastisch herstellend middel, dat in een bepaald patroon op de vezelplaten wordt aangebracht met een 3D-printer. Dat alleen al kan delaminatie deels voorkomen.
Daarnaast maakten de onderzoekers gebruik van dunne verwarmingslagen. Stroom kan die lagen opwarmen en er daarmee voor zorgen dat het eerder genoemde herstellende middel smelt. Dat kan vervolgens in eventuele scheuren of breuken vloeien. De delaminatie wordt daarmee teruggedraaid.
Levensduur tot 500 jaar
Zo kan het materiaal zichzelf wel 1.000 keer herstellen, zeggen de onderzoekers. Met een onderhoudsbeurt per kwartaal kan het zo’n 125 jaar meegaan, met een onderhoudsbeurt per jaar nog vier keer zo lang. Dat is niet alleen duurzamer dan steeds nieuwe materialen produceren, maar ook een stuk goedkoper.
Het materiaal wordt met elke onderhoudsbeurt wel net iets minder sterk, maar dat proces gaat maar heel langzaam.
