23 آگوست 2024 -توسط آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر-یک دانشمند NREL مکعب های کوچکی از رزین PECAN را نگه می دارد. اعتبار: ورنر اسلوکام، NREL
محققان آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر وزارت انرژی ایالات متحده (NREL) مسیری واقع بینانه را برای ساخت پره های قابل مشتق زیستی که می توانند به صورت شیمیایی بازیافت شوند و اجزای آن دوباره استفاده شوند، مشاهده می کنند و به عمل پره های قدیمی در محل های دفن زباله پایان می دهند.
این یافته ها در مجله Science منتشر شده است. رزین جدید، که از مواد تولید شده با استفاده از منابع زیست مشتق‌پذیر ساخته شده است، عملکردی برابر با استاندارد صنعتی فعلی تیغه‌های ساخته شده از رزین گرماسخت دارد و از برخی رزین‌های ترموپلاستیک که برای بازیافت در نظر گرفته شده‌اند، بهتر عمل می‌کند.
محققان یک نمونه اولیه تیغه 9 متری ساختند تا قابلیت ساخت یک رزین مشتق شده از زیست توده تولید شده توسط NREL با نام مستعار PECAN را نشان دهند. مخفف عبارت PolyEster Covalently Adaptable Network به معنای شبکه قابل تطبیق کووالانسی پلی استر است و فرآیند تولید با روش های فعلی مطابقت دارد.
تحت تکنولوژی موجود، تیغه های باد حدود 20 سال دوام می آورند و پس از آن می توان آنها را به صورت مکانیکی بازیافت کرد، مانند خرد کردن برای استفاده به عنوان پرکننده بتن. PECAN به دلیل توانایی بازیافت تیغه ها با استفاده از فرآیندهای شیمیایی ملایم، یک جهش به جلو را نشان می دهد.
به گفته رایان کلارک، محقق فوق دکترا در NREL و اولین نویسنده مقاله جدید، فرآیند بازیافت شیمیایی اجازه می دهد تا اجزای تیغه ها دوباره و دوباره مورد استفاده قرار گیرند، و امکان ساخت مجدد همان محصول را فراهم می کند. اگر به درستی انجام شود، واقعاً یک رویکرد بی حد و حصر است.
او گفت که فرآیند شیمیایی توانست تیغه نمونه اولیه را در شش ساعت به طور کامل از بین ببرد.
مقاله «ساخت و آزمایش ترموست های قابل مشتق از زیست توده برای بازیافت تیغه باد» شامل کار محققان در پنج مرکز تحقیقاتی NREL، از جمله مرکز ملی فناوری باد و کنسرسیوم BOTTLE بود. محققان یک استراتژی پایان عمر برای تیغه‌های PECAN نشان دادند و استراتژی‌های بازیابی و استفاده مجدد را برای هر جزء پیشنهاد کردند.جانی گرین، مدیر آزمایشگاه علوم مکانیک و مهندسی حرارتی NREL، گفت: روش PECAN برای توسعه پره‌های توربین بادی قابل بازیافت، گام بسیار مهمی در تلاش‌های ما برای تقویت اقتصاد دایره‌ای برای مواد است.
تحقیق در مورد رزین PECAN با پایان شروع شد. دانشمندان می خواستند تیغه ای بادی بسازند که قابل بازیافت باشد و شروع به آزمایش کردند که از چه ماده اولیه برای رسیدن به این هدف استفاده کنند. رزینی که آنها با استفاده از قندهای قابل مشتق زیستی تولید کردند، نقطه مقابل این تصور مرسوم بود که تیغه ای که برای بازیافت طراحی شده است، عملکرد خوبی ندارد.
نیک رورر، یکی از دو نویسنده مقاله ساینس، می گوید: «فقط به این دلیل که چیزی قابل مشتق زیستی یا بازیافتی است، به این معنی نیست که بدتر خواهد شد. او گفت یکی از نگرانی هایی که دیگران در مورد این نوع مواد داشته اند این است که تیغه در معرض “خزش” بیشتری قرار می گیرد، یعنی زمانی که تیغه شکل خود را از دست می دهد و با گذشت زمان تغییر شکل می دهد.این مفهوم در حال تکامل در زمینه علم پلیمر را به چالش می‌کشد که نمی‌توانید از مواد قابل بازیافت استفاده کنید زیرا عملکرد ضعیفی دارند یا بیش از حد خزش می‌کنند.»
کامپوزیت های ساخته شده از رزین PECAN شکل خود را حفظ کردند، در برابر اعتبارسنجی هوازدگی تسریع شده مقاومت کردند و می توانند در یک بازه زمانی مشابه چرخه پخت موجود برای نحوه ساخت پره های توربین بادی در حال حاضر ساخته شوند.در حالی که تیغه های باد می توانند طول یک زمین فوتبال را اندازه گیری کنند، اندازه نمونه اولیه گواه این روند است.
رابین موری، دومین نویسنده مسئول، گفت: “نه متر مقیاسی است که ما توانستیم تمام فرآیندهای تولید مشابهی را که در مقیاس تیغه های 60، 80، 100 متری استفاده می شود، نشان دهیم.”
