Wysypisko czy recykling? Co się dzieje z łopatami turbin wiatrowych po zakończeniu ich pracy?

Spis treści:
1. Budowa łopat i skala problemu
2. Globalne metody utylizacji i recyklingu łopat
3. Zużyte łopaty jako elementy konstrukcyjne
4. Problemy i wyzwania recyklingu łopat do turbin wiatrowych

Coraz więcej starych turbin rodzi pytania o ich ekologiczną amortyzację. Czy tam, gdzie siła wiatru przetacza się przez gigantyczne skrzydła łopat, nie czai się problem śmieci wzmocnionych kompozytów? Stalowe wieże i obudowy można w większości poddać recyklingowi, ale łopaty są nadal „słabym punktem” branży. Części starych łopat już teraz trafiają do wysypisk, choć większość firm deklaruje unikanie takiego rozwiązania.  Dziś bowiem recyklingowi udaje się poddać większość komponentów elektrowni wiatrowych, lecz łopaty wciąż stanowią osobny problem. Jakie są na to rozwiązania?

Budowa łopat i skala problemu

Typowa turbina wiatrowa składa się z wieży, gondoli zawierającej mechanizm generatora oraz wirnika z zazwyczaj trzema ogromnymi łopatami. Każda łopata ma często kilkadziesiąt metrów długości i waży kilkadziesiąt ton. Aby uzyskać tak lekką, a jednocześnie wytrzymałą konstrukcję, łopaty wykonuje się z materiałów kompozytowych, przede wszystkim z włókien szklanych, a w prestiżowych modelach – włókien węglowych zatopionych w żywicy epoksydowej. Dzięki tym materiałom łopaty mogą przez dekady znosić wichury, duże przeciążenia i warunki atmosferyczne. Po osiągnięciu około 20–25 lat życia trzeba je jednak zutylizować. 

Szacuje się, że globalnie w 2050 roku może powstać 43 miliony ton odpadów z łopat, jeśli nie zostaną wprowadzone skuteczne rozwiązania recyklingowe. Dziś około 85–90% masy turbiny (stal, beton i metale) już podlega odzyskowi. Trudność sprawiają właśnie łopaty – trwałe, nierozkładalne kompozyty, których rozdzielenie na surowce wymaga nowych technologii. Na szczęście wiele pomysłów jest już testowanych i wprowadzanych w życie.

Globalne metody utylizacji i recyklingu łopat

Do niedawna najprostsza metoda polegała na oddaniu łopat na odpady budowlane lub zakopywaniu ich w ziemi. W USA tysiące zużytych łopat trafiało na wysypiska. W Europie jednak sektor wiatrowy sam wprowadza zakaz składowania łopat od 2026 roku, realizując cel 100% recyklingu. Z tego powodu lepszym rozwiązaniem stało się współspalanie w cementowniach, czyli tak zwany co-processing. Łopaty są rozdrabniane i wykorzystywane jako paliwo lub surowiec zastępczy w piecach cementowych. Żywica i rdzeń zapewniają energię, a minerały z włókien zastępują część tradycyjnych składników klinkieru. W efekcie jedna tona materiału łopatowego może zastąpić ponad 5 ton węgla. Proces ten znacznie obniża emisje, badania mówią nawet o oszczędności około 23% CO₂ i 13% wody przy produkcji cementu.

Łopaty mogą również zostać poddane recyklingowi mechanicznemu, polegającemu na rozdrobnieniu ich na kawałki, które mogą być mielone do granulatów lub płyt kompozytowych. Uzyskuje się w ten sposób wypełniacze do tworzyw sztucznych, palety i płyty chodnikowe. Przykładem stosowania takiego rozwiązania jest już działający zakład rozdrabniania REGEN Fiber (Iowa, USA). Przetwarza on do 30 000 ton łopat rocznie, przerabiając je na pellet używany w produkcji elementów budowlanych. Podobnie firma Global Fiberglass Solutions produkuje z odpadów pellet „EcoPoly” na płyty i podłogi.

Do najnowszych rozwiązań należy solwoliza, czyli metoda stosowana w recyklingu chemicznym. Polegają na rozpuszczaniu żywic łopat w specjalnych roztworach, co pozwala odzyskać włókna niemal bez uszkodzeń. Przykładem jest projekt Siemens Gamesa, w ramach którego opracowano żywicę, którą po zakończeniu eksploatacji wystarczy zanurzyć w delikatnym roztworze kwasu. Wiązania żywiczne ulegają rozpuszczeniu, a włókna pozostają nienaruszone. Chińska firma Ming Yang stosuje analogiczną technologię dla swoich nowych łopat: ciecz chemiczna w temperaturze pokojowej rozdziela cały kompozyt, odzyskując cenne włókna węglowe.

Zużyte łopaty jako elementy konstrukcyjne

Fragmenty zużytych łopat można również zastosować jako elementy konstrukcyjne. Praktykuje się budowę mostków, barier akustycznych, przystanków czy wiat rowerowych z wyciętych sekcji łopat. Irlandzka firma BladeBridge projektuje mosty dla pieszych z całych łopat, a holenderski startup BladeMade wykorzystał łopaty do miejskich murków przeciwhałasowych. W Polsce w 2021 r. powstał 23‑metrowy most pieszo-rowerowy nad rzeką Szprotawą zbudowany z dwóch połączonych łopat, a wycięte fragmenty służą do mebli ogrodowych pod marką „Wings for Living”.

Aby uniknąć przyszłych odpadów, projektuje się już łopaty z możliwie łatwiejszych do recyklingu materiałów. Przykładowo NREL i uniwersytety testują żywice pochodzenia roślinnego, które można chemicznie rozpadać i odzyskiwać włókna przy użyciu łagodnych procesów, przy zachowaniu wytrzymałości konkurencyjnej z obecnymi normami.

Problemy i wyzwania recyklingu łopat do turbin wiatrowych

Kompozytowe łopaty są trwałe, ale przez to trudne w rozbiórce i energochłonne do przetworzenia. Na razie wiele procesów, takich jak rozdrabnianie diamentową piłą, czy solwoliza jest kosztowne, a technologie pilotażowe wymagają skalowania. Dodatkową przeszkodą są brak jednolitych przepisów i kodów odpadów: w UE odpady z OZE często zalicza się do gruzu budowlanego, co utrudnia ich identyfikację i systematyczne przetwarzanie. Pomimo to branża intensyfikuje działania: stawiają się nowe zakłady recyklingu i realizowane są wielomilionowe unijne projekty, takie jak BLADES2BUILD, który w Hiszpanii przetestował pełny obieg materiałowy dla farmy Aldeavieja. Inicjatywy te zmierzają do obiegu zamkniętego, gdzie łopaty służą do budowy nowych turbin lub innych konstrukcji zamiast trafiać na wysypisko.

Branża energetyki wiatrowej nie pozostaje bierna w temacie turbin wiatrowych, które zakończyły swoją pracę. Rozwijane są metody odzysku włókien, współprzetwarzania w przemyśle cementowym oraz innowacyjne formy ponownego wykorzystania całych segmentów konstrukcji. Coraz wyraźniej widać też zwrot w stronę projektowania turbin zgodnie z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym. Jeśli ten kierunek zostanie utrzymany, zużyte łopaty mogą stać się nie problemem, lecz kolejnym ogniwem zielonej transformacji.

Źródła: windeurope.org, rinnovabili.net, cleangridalliance.org, lighthief.com, rwe.com, ecosquad.pl, holcim.com, enerad.pl, canarymedia.com

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Odnawialnych Źródeł Energii “Grzała”
Amelia Przystał