Recykling materiałów używanych w OZE to nie tylko potrzeba przetworzenia zużytych paneli PV, ale także konieczność przetworzenia przestarzałych łopat turbin, używanych w elektrowniach wiatrowych.
„Są lepsze sposoby na wykorzystanie zużytych łopat z turbin wiatrowych niż zakopywanie ich na pustyni” – prof. Barbara Tora w podcaście DGPTalk: Eureka
DGPTalk: Eureka to seria podcastów poświęconych polskiej nauce. Podcastom towarzyszy seria artykułów na łamach „Dziennika Gazety Prawnej”, publikowanych w ramach organizowanego wspólnie z firmą Polpharma konkursu „Eureka DGP”.
Prof. Barbara Tora, przewodnicząca Rady Naukowej i członkini Rady Nadzorczej 2loop Tech S.A., w wywiadzie dla DGPTalk: Eureka, przeprowadzonym przez Marcina Bujko, opowiada o tym co zrobić, żeby w zrównoważony i efektywny sposób gospodarować i poddawać recyklingowi odpady powstające w procesie zużycia materiałów wykorzystywanych w energii odnawialnej.
Odnawialne źródła energii są z założenia są ekologiczne, czyli produkują prąd w sposób ekologiczny, taki, który w minimalny sposób oddziałuje na środowisko naturalne. Prąd jest produkowany za pomocą urządzeń, takich jak panele fotowoltaiczne, czy turbiny wiatrowe. Mówiąc więc o recyklingu odnawialnych źródeł energii, mówimy o zagospodarowaniu odpadów, które powstają w wyniku zużycia wykorzystywanych urządzeń, materiałów.
Drugie życie fotowoltaiki
Obecnie w Polsce, jedną z najbardziej popularnych metod pozyskiwania zielonej energii jest instalowanie paneli fotowoltaicznych. Dzięki rządowym dofinansowaniom, w ostatnich trzech latach nastąpił dynamiczny wzrost instalacji tego typu. W Polsce mamy już około 9 gigawatów zainstalowanej mocy z ogniw fotowoltaicznych.
Na pytanie o proces technologiczny, w wyniku którego możemy odzyskać surowce wykorzystane do produkcji paneli fotowoltaicznych prof. Barbara Tora odpowiada:
Otrzymując zużyty panel do instalacji, którą będziemy nazywać „instalacja recyklingu odnawialnych źródeł energii” musimy go rozłożyć. Na początku najłatwiej odzyskać, wszystko to, co możemy odłączyć od takiego panelu: kable przyłączeniowe, plastikowe gniazdka. Następne zdejmuje się ramy aluminiowe, którego uzyskujemy wagowo około 16-17% (panel przeciętnie waży około 20 kg.). I dopiero w tym momencie zaczynają się procesy, które nazywamy procesami przeróbczymi. Chcemy więc rozdzielić to, co pozostało, czyli: szkło, które stanowi warstwę ochronną dla ogniw, pozostają same ogniwa fotowoltaiczne oraz folia, która izoluje jedno od drugiego. Szkło, które nie jest niczym zanieczyszczone, podlega recyklingowi w 100%, a w samym panelu znajduje się go około 65-70%. Pozostałe około 20% jest dla nas cennym surowcem wtórnym: czyli same ogniwa fotowoltaiczne. Takie ogniwo składa się z krzemu, który jest wzbogacony różnymi dodatkami, by procesy zachodzące w panelu mogły zaistnieć. Taką mieszankę musimy rozdzielić już za pomocą procesów fizykochemicznych. Sam krzem nie jest surowcem, którego brakuje, ale energochłonność procesu jego pozyskiwania, jest dużo większa niż ta, która jest wymagana do rozdzielenia go z mieszanki i odzyskania go z panelu fotowoltaicznego. Cenne są też same domieszki, które uzyskujemy w takim procesie np. srebro.
Technologia opracowana przez spółkę 2loopTech S.A. wspólnie z AGH w Krakowie, polega na mechanicznej, cieplnej i chemicznej separacji poszczególnych surowców, wykorzystywanych do budowy paneli PV.
Istotnym dla procesu recyklingu jest nie tylko odzyskanie krzemu, ale sam fakt, że można go ponownie wykorzystać do produkcji kolejnych ogniw fotowoltaicznych. Odzyskiwanie tego surowca ze zużytych paneli pozwala zaoszczędzić do 50% energii niezbędnej do wyprodukowania czystego krzemu. Oszczędzamy w ten sposób nie tylko surowiec, ale także czas i koszty, które wynikają z konieczności jego transportu z zagranicy, a więc jeszcze bardziej przyczyniamy się do ekologiczności całego procesu recyklingu, a następnie tworzenia nowych paneli PV.
Walka z wiatrakami?
Drugą istotną gałęzią odnawialnych źródeł energii są elektrownie wiatrowe. Jednym z problemów recyklingu łopat turbin wiatrowych są między innymi rozmiary śmigieł, które mogą osiągać 120-140 metrów jak i trudności w ich transporcie. Łopaty składają się z nierozerwalnych kompozytów, zawierających włókna szklane lub włókna węglowe i samo ich pocięcie na drobniejsze elementy sprawia dużo problemu.
Żywotność łopat turbin wynosi około 20-25 lat, po tym czasie należy wymienić je na nowe. Do tej pory częstą praktyką było zakopywanie łopat turbin wiatrowych, lub próba przetworzenia ich poprzez pocięcie i wykonanie z nich różnego rodzaju przedmiotów architektury miejskiej.
Na pytanie o pomysły spółki 2loop Tech S.A. na recykling łopat turbin wiatrowych prof. Barbara Tora wyjaśnia:
Korzystając z tego, że w skład łopaty wchodzą włókna szklane i włókna węglowe, chcemy to rozdrobnić by właściwości tych włókien wykorzystać do wzmacniania betonu. Poprawić właściwości mechaniczne betonu w różnych zastosowaniach. Uzyskujemy w ten sposób takie mikro zbrojenie, które jest rozproszone.
Opowiadając o procesach technologicznych, dzięki którym z łopat możemy uzyskać wypełniacz do betonu prof. Barbara Tora odpowiada:
Abstrahując od zastosowanej technologii i metody to pierwszym etapem będzie pocięcie, a następnie kruszenie do wielkości od kilkunastu do kilkudziesięciu milimetrów. Uzyskane fragmenty można już od razu mieszkać w odpowiednich proporcjach z betonem. W zależności od zastosowania w celowy i świadomy sposób możemy zmieniać właściwości betonu np. zwiększając jego wytrzymałość, lub plastyczność.
Recykling i co dalej?
Razem z Marcinem Bujko prof. Barbara Tora zastanawia się, czy jest szansa, żeby w niedługim czasie, taka instalacja pilotażowa np. paneli PV ruszyła komercyjnie?
W 2loop Tech S.A. chcemy taką instalację wykonać już od razu w skali przemysłowej 1:1. Myśleliśmy o instalacji do recyklingu ogniw fotowoltaicznych, która mogłaby przetworzyć 50 tysięcy sztuk paneli PV rocznie. Przy ilości paneli do recyklingu, której się spodziewamy w Polsce, ale też w krajach ościennych, taka planowana liczba paneli jest już ilością przemysłową. Mamy więc szansę stać się jednym z czołowych ośrodków recyklingu tego typu.
Spółka 2loop Tech S.A. złożyła wnioski o przyznanie patentów na opracowywane przez siebie technologie.