El mundo de los aerogeneradores enfrenta hoy un desafío de sustentabilidad con la gestión de un volumen creciente de desechos provenientes de las turbinas que ya cumplieron su ciclo de vida y en el que las palas eólicas representan uno de los mayores retos desde el punto de vista de su tratamiento.
La apuesta es avanzar en el reciclaje de los componentes de palas eólicas y reincorporarlos en nuevos procesos productivos, con miras a fortalecer la circularidad en este rubro de las energías renovables.
Se estima que hacia 2050 se habrán acumulado más de dos millones de toneladas de palas eólicas a nivel global, un problema del que Chile también será parte, dadas las proyecciones de crecimiento de la energía del el viento.
Las aspas de los aerogeneradores están compuestas principalmente de polímeros reforzados con fibra (FRP), materiales con amplios usos industriales, dada su relación peso-resistencia y durabilidad, pero que presentan limitaciones técnicas para su recuperación.
El Director del Centro Eula y académico de la Facultad de Ciencias Ambientales, Ricardo Barra Ríos, señaló que las palas eólicas son estructuras complejas porque están fabricadas de materiales compuestos, lo que dificulta su reciclaje.
Los datos indican que, dada esta dificultad, en la actualidad cerca del 95% de los FPR posconsumo terminan en vertederos.
“En general, los materiales más reciclables son aquellos que tienen una composición más simple. El ejemplo más claro es lo que hacemos con el vidrio y las latas de aluminio. A medida que los materiales se complejizan, su reciclabilidad se limita”, explicó.
Las aspas eólicas se componen de una matriz polimérica reforzada con distintos tipos de fibras que, al estar fuertemente enlazadas a ella, le confieren resistencia al material compuesto.
“Como tienen materiales estructurados en la forma de un sándwich, son difíciles de separar”, acotó el Dr. Barra.
El investigador indicó que, dada estas limitaciones, las alternativas de tratamiento de las palas eólicas van desde la trituración mecánica, para usar el material en la construcción de carreteras o la fabricación de cementos y plásticos, hasta la conversión del material en combustible.
Otras opciones son el uso de solventes para separar componentes y la reutilización creativa de partes de la estructura en parques, plazas y otros.
“Todos ellos tienen alguna restricción ambiental y tienen por ahora costos más o menos elevados”, precisó Barra.
La basura debajo de la alfombra
El académico de la Facultad de Ingeniería, Carlos Lanziotti Muñoz, señaló que las opciones de triturado y uso en asfaltos y ladrillos son soluciones de fácil aplicación, con el añadido de que ofrecen buenas prestaciones mecánicas.
“Pero es como esconder la basura debajo de la alfombra”, aseveró el integrante del Departamento de Ingeniería Mecánica.
En su opinión, no son medidas eficientes desde el punto de vista de la circularidad, ya que no se aprovechan recursos que pueden tener un nuevo valor.
“Cuando se pica, perdemos el valor real del material porque estamos picando un material que en ingeniería tiene excelentes prestaciones de resistencia. De este material se hacen los aviones, los autos de carrera; todo lo que es de alto rendimiento, con bajo peso y alta resistencia, está hecho con ese material”, comentó.
Por eso, lo ideal es darle una segunda vida.
El Dr. Lanziotti ha estado trabajando en la recuperación de las fibras que, desde el punto de vista mecánico, es el material más importante en este compuesto. Dentro de ellas, las fibras de carbono son las más valiosas, precisó.
“Hay varias vías de reciclaje. La más económica y más fácil de replicar es la pirólisis”. Este proceso termoquímico de alta temperatura permite eliminar la matriz, liberando las fibras.
“El problema es que la fibra queda tan limpia que pierde parte del tratamiento superficial que tiene de fábrica para favorecer la conexión de ellas con la matriz que es polimérica”, explicó.
De este modo, al elaborar un nuevo material compuesto con esta fibra, “la unión con la matriz es tan mala que se pierde cerca de un 40% de las propiedades mecánicas originales”.
Las investigaciones realizadas en la UdeC se basan en un tratamiento de la superficie de la fibra para mejorar la capacidad de adhesión en la elaboración del nuevo material.
Dos etapas
El académico contó que, junto a su colega de departamento, Dr. Alexis Salas Salgado, han hecho pruebas conceptuales sobre un tratamiento de dos etapas, que ya ha mostrado buenos resultados, pero que aún requiere ser mejorado.
La técnica en desarrollo consiste en la adición de nanopartículas en la superficie de la fibra recuperada, lo que genera una superficie más rugosa.
Luego, la fibra se somete a una funcionalización que hacen que éstas generen una reacción química al entrar en contacto con la matriz.
Ambos pasos mejoran la adhesión de los compuestos.
“No llegamos a un 100% de eficiencia, pero sí aumentamos el rendimiento en términos de resistencia”, comentó el investigador.
Estas pruebas abren nuevos caminos en el reciclaje de materiales de palas eólicas, cuyas aplicaciones dependerán de los niveles de adhesión que se entreguen a las fibras tratadas. “Mientras más fijación alcancen se pueden obtener mejores aplicaciones”.
Una de las ideas del equipo del Dr. Lanziotti es avanzar en las investigaciones pensado en utilizar el material recuperado en la fabricación de palas eólicas para turbinas domésticas.
“En este caso las exigencias mecánicas son menores y, si bien no es un upcycling (un reciclaje de mayor valor), tiene sentido desde el punto de vista de la circularidad”, aseveró.
La idea ahora es contar con financiamiento para avanzar en el desarrollo de un proceso integrado de recuperación de las fibras estructurales, que puedan ser usadas en matrices termoplásticas recicladas para producir compuestos circulares y de menor impacto ambiental.
