Les procédés de pyrolyse promettent un recyclage durable des fibres composites des pales de rotor
Une solution de recyclage économique et écologique pour les fibres composites se profile à l'horizon
Les éoliennes fonctionnent généralement pendant 20 à 30 ans avant d'être démantelées et recyclées. Cependant, le recyclage des fibres composites, en particulier celles des pales de rotor à parois épaisses, a été inadéquat jusqu'à présent. Les méthodes les plus courantes impliquent un recyclage thermique ou mécanique. Pour un processus de recyclage durable et holistique, un consortium de recherche dirigé par Fraunhofer IFAM met en commun son expertise pour récupérer les fibres par pyrolyse. Le traitement de surface et les tests de qualité des produits recyclés permettent ensuite de les réutiliser dans l'industrie.
Aujourd'hui, la grande majorité des éoliennes peuvent déjà être recyclées proprement. Dans le cas des pales de rotor, cependant, le recyclage n'en est qu'à ses débuts. En raison de la durée d'exploitation de 20 ans et des taux d'installation, le volume de pales à recycler augmentera dans les années et décennies à venir. En 2000, par exemple, environ 6 000 éoliennes ont été construites en Allemagne et doivent maintenant être introduites dans un processus de recyclage durable. En 2022, environ 30 000 éoliennes terrestres et marines d'une capacité de 65 gigawatts étaient en service rien qu'en Allemagne.
L'énergie éolienne étant la pierre angulaire la plus importante pour un approvisionnement en électricité sans impact sur le climat, le gouvernement allemand s'est fixé pour objectif d'augmenter encore sa capacité éolienne d'ici à 2030 en installant des turbines plus grandes et plus modernes. Les pales des rotors deviendront plus longues, la proportion de fibres de carbone utilisées continuera d'augmenter, tout comme la quantité de déchets. En outre, le mélange de matériaux existants dans les pales de rotor devrait augmenter à l'avenir et la connaissance précise de la structure des composants deviendra encore plus importante pour le recyclage. Cela souligne l'urgence de développer des méthodes de traitement durables, en particulier pour le recyclage des fibres composites à parois épaisses dans les pales de rotor.
Une solution de recyclage économique et écologique pour les fibres composites à l'horizon
Les pales de rotor des éoliennes actuellement à recycler sont composées à plus de 85 % de thermodurcissables renforcés de fibres de verre et de carbone (GFRP/CFRP). Une grande partie de ces matériaux se trouve dans la zone de la bride et de l'emplanture et dans les sangles renforcées de fibres, sous forme de stratifiés à parois épaisses pouvant atteindre 150 mm d'épaisseur. La recherche sur le recyclage des fibres de matériaux de haute qualité sous forme de fibres continues revêt une importance particulière, non seulement en raison de l'énergie nécessaire à la production de fibres de carbone. C'est là qu'intervient le projet "Pyrolyse de composites à fibres à parois épaisses en tant qu'innovation clé dans le processus de recyclage des pales de rotor d'éolienne" - "RE SORT" en abrégé - financé par le ministère fédéral allemand de l'économie et de la protection du climat. L'objectif de l'équipe du projet est de parvenir à un recyclage complet par pyrolyse.
Une condition préalable à un recyclage de haute qualité des composites à base de fibres est la séparation des fibres de la matrice principalement thermodurcissable. Bien que la pyrolyse soit un procédé approprié à cette fin, elle n'a pas encore été largement adoptée. Dans le cadre du projet, les partenaires étudient et développent donc des technologies de pyrolyse qui rendent le recyclage des structures composites à base de fibres à parois épaisses économiquement réalisable et qui sont techniquement différentes des processus de recyclage couramment utilisés pour les composites à base de fibres aujourd'hui. La pyrolyse quasi-continue par lots et la pyrolyse par micro-ondes sont toutes deux envisagées.
La pyrolyse discontinue, qui est développée dans le cadre du projet, est un processus de pyrolyse dans lequel la matrice thermodurcie des composants composites à fibres épaisses est lentement décomposée en composés hydrocarbonés huileux et surtout gazeux par chauffage externe. Dans la pyrolyse par micro-ondes, l'énergie est fournie par l'absorption d'un rayonnement micro-ondes, ce qui entraîne une génération rapide de chaleur interne. La pyrolyse discontinue quasi-continue et la pyrolyse par micro-ondes permettent la séparation des gaz ou des huiles de pyrolyse. La pyrolyse continue par micro-ondes prévue permet également de conserver et de réutiliser les fibres dans toute leur longueur.
La réussite de l'économie circulaire : l'utilisation globale des produits recyclés obtenus
Dans l'étape suivante, les surfaces des fibres recyclées récupérées sont préparées au moyen de plasmas atmosphériques et de revêtements chimiques par voie humide afin de garantir leur aptitude à être réutilisées dans des applications industrielles. Enfin, des tests de résistance permettent de décider si les fibres recyclées seront réutilisées dans l'industrie de l'énergie éolienne ou, par exemple, dans les secteurs de l'automobile ou des articles de sport.
Les huiles de pyrolyse et les gaz de pyrolyse obtenus par pyrolyse discontinue et par pyrolyse micro-ondes sont évalués quant à leur utilisation comme matières premières pour la synthèse de polymères (huiles de pyrolyse) ou comme sources d'énergie dans les centrales de cogénération (gaz de pyrolyse).
La pyrolyse discontinue quasi-continue et la pyrolyse à micro-ondes à flux continu promettent toutes deux un fonctionnement économique et une réduction significative de l'empreinte environnementale de l'énergie éolienne. Les chances d'une mise en œuvre technique et d'une utilisation des résultats du projet sont donc très bonnes, de sorte que ce projet peut apporter une contribution décisive à la réalisation des objectifs du gouvernement fédéral allemand en matière de durabilité et de climat.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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