Le turbine eoliche stanno diventando sempre più grandi. Le pale si allungano. E la questione di cosa accada a queste pale al termine del loro ciclo di vita è diventata sempre più difficile da ignorare. Il National Renewable Energy Laboratory ha sviluppato un nuovo materiale in resina che, a suo dire, potrebbe rendere per la prima volta chimicamente fattibile il riciclo su larga scala delle pale.
Il materiale si chiama PolyEster Covalently Adaptable Network, noto come PECAN. L'NREL afferma che mantiene le pale strutturalmente integre durante anni di funzionamento. Una volta dismessa, la resina si dissolve in un bagno chimico delicato in circa sei ore. Questo processo lascia intatte le fibre strutturali, che possono quindi essere recuperate.
Perché gli attuali metodi di riciclaggio sono inadeguati
Le resine tradizionali utilizzate per le pale eoliche sono compositi termoindurenti. Una volta indurite, non possono essere fuse o rimodellate. Gli operatori si trovano generalmente di fronte a due opzioni: la triturazione meccanica o lo smaltimento in discarica. Entrambe producono risultati di scarso valore e generano una notevole quantità di rifiuti.
Il problema si è aggravato con l'aumento delle dimensioni delle turbine. Le pale più lunghe producono più elettricità per turbina, ma creano anche strutture composite più grandi e pesanti, più difficili da smaltire. Per troppo tempo, il settore ha considerato la gestione del fine vita come una questione secondaria.
Nel 2022, NREL ha iniziato ad affrontare la questione in modo sistematico. A quel punto, il laboratorio ha individuato la necessità di integrare la riciclabilità nella progettazione delle pale fin dalle prime fasi. Il principio "la progettazione prima di tutto" è diventato il fondamento dello sviluppo di PECAN.
Dal concetto di laboratorio al prototipo fisico.
Nel dicembre 2023, NREL ha realizzato un prototipo di pala di nove metri utilizzando la resina PECAN, dimostrando così la possibilità di produrre il materiale su scala significativa. Nell'agosto 2024, il laboratorio ha ulteriormente sviluppato il concetto con un secondo prototipo di nove metri, che ha dimostrato contemporaneamente la fattibilità produttiva e la riciclabilità chimica della resina.
L'ultima versione di questa tecnologia si concentra sulla struttura esterna della pala, ricca di carbonio. Secondo NREL, la resina si dissolve selettivamente, consentendo la separazione del guscio ricco di carbonio dalle fibre di vetro interne. Entrambi i materiali diventano quindi disponibili per il riutilizzo anziché essere smaltiti.
PECAN è di origine vegetale. Ciò gli conferisce un profilo di partenza diverso rispetto alle resine termoindurenti a base di petrolio attualmente comuni nel settore. NREL lo ha presentato come una soluzione che si adatta facilmente al nuovo design, piuttosto che come una revisione completa del processo produttivo, sebbene la validazione su scala commerciale debba ancora essere completata.
La crescente pressione sulle infrastrutture per l'energia eolica
L'energia eolica si sta espandendo sotto una pressione crescente. La domanda di elettricità è in aumento nelle principali economie. La costruzione di data center sta accelerando. I carichi di lavoro dell'intelligenza artificiale stanno incrementando il carico sulla rete elettrica in modi che erano difficili da prevedere anche solo cinque anni fa. L'energia eolica rimane una delle poche tecnologie in grado di fornire energia pulita su larga scala, in grado di soddisfare tali esigenze.
Questa espansione significa che entreranno in servizio più turbine e più pale. Significa anche che, alla fine, un maggior numero di pale verrà dismesso. Il Global Wind Energy Council ha previsto una crescita significativa dei volumi di dismissione nel prossimo decennio, man mano che le turbine di prima generazione raggiungeranno la fine del loro ciclo di vita. La traiettoria dei rifiuti è già visibile.
PECAN non risolve completamente questo problema. La sua fattibilità commerciale al di là della scala prototipale non è dimostrata. La convenienza economica del riciclo chimico su scala industriale non è chiara. NREL ha prodotto una prova di concetto credibile. L'adozione da parte dell'industria dipende dal rapporto costi-benefici, che i risultati di laboratorio non possono ancora confermare.
Riformulare la questione progettuale
Il cambiamento più significativo rappresentato da PECAN potrebbe essere di natura concettuale. Il riciclo delle pale è stato a lungo considerato un problema di gestione dei rifiuti. L'approccio di NREL lo tratta invece come una questione di ingegneria dei materiali, a cui bisogna dare risposta prima ancora che una pala venga costruita.
Se i produttori di pale eoliche adottassero tale approccio, cambierebbero le decisioni di approvvigionamento, il modo in cui gli operatori contabilizzano i costi di fine vita e ciò che gli enti regolatori possono ragionevolmente richiedere. L'Unione Europea si è già mossa verso requisiti di responsabilità estesa del produttore per i componenti eolici. Altre giurisdizioni potrebbero seguire l'esempio.
Il lavoro del NREL dimostra che una lama può essere progettata per smontarsi con la stessa intenzionalità con cui è stata assemblata. Questo è l'argomento pratico a favore di PECAN. La velocità con cui il settore si muoverà dipenderà dai dati sui costi, che al momento non sono di dominio pubblico.
I risultati del prototipo sono attendibili. La tempistica per la commercializzazione rimane incerta.
