Windenergie hat ein massives Abfallproblem. Neue Technologien könnten der Lösung des Problems einen Schritt näher kommen

Windkraftanlagen sind auf Langlebigkeit ausgelegt. Ihre hohen Körper sind mit langen Glasfaserblättern gekrönt, von denen einige mehr als ein halbes Fußballfeld lang sind und die den härtesten und windigsten Bedingungen standhalten.

Diese Robustheit bringt jedoch ein großes Problem mit sich: Was tun mit diesen Klingen, wenn sie das Ende ihrer Lebensdauer erreichen?

Während etwa 90 % der Turbinen leicht recycelbar sind, ist dies bei ihren Rotorblättern nicht der Fall. Sie bestehen aus Glasfaser, die mit Epoxidharz verbunden ist, einem Material, das so stark ist, dass es unglaublich schwierig und teuer ist, es zu zerlegen. Die meisten Klingen enden auf der Mülldeponie oder werden verbrannt.

Es ist ein Problem, das die Windenergiebranche beschäftigt und denjenigen Nahrung bietet, die die Windenergie diskreditieren wollen.

Doch im Februar erklärte der dänische Windkonzern Vestas, er habe das Problem gelöst.

Es kündigte eine „bahnbrechende Lösung“ an, die es ermöglichen würde, Rotorblätter von Windkraftanlagen zu recyceln, ohne dass Design oder Materialien geändert werden müssten.

Das Unternehmen sagte, die „neu entdeckte chemische Technologie“ zerlege alte Rotorblätter in einer Flüssigkeit, um hochwertige Materialien herzustellen, die schließlich zur Herstellung neuer Rotorblätter sowie von Komponenten in anderen Branchen verwendet werden könnten.

Claire Barlow, Nachhaltigkeits- und Materialingenieurin an der Universität Cambridge, sagte gegenüber CNN, dass diese Art von Technologie, wenn sie skaliert werden könne, „einen Game Changer sein könnte“.

Im Jahr 2019 verbreitete sich ein Bild der Casper Regional Deponie in Wyoming, das Stapel langer, weißer Rotorblätter zeigte, die darauf warteten, vergraben zu werden, viral und löste Kritik an der Umweltverträglichkeit der Windkraft aus.

Die Windenergie wächst rasant. Es ist die weltweit führende Technologie für erneuerbare Energien hinter der Wasserkraft und spielt eine entscheidende Rolle dabei, Ländern dabei zu helfen, sich von fossilen Brennstoffen zu verabschieden, die die durch die Erwärmung des Planeten entstehende Umweltverschmutzung beseitigen.

Doch da die erste Generation von Windkraftanlagen das Ende ihrer Lebensdauer erreicht und andere frühzeitig ersetzt werden, um Platz für neuere Technologien zu machen – einschließlich längerer Turbinenblätter, die mehr Wind bewegen und mehr Energie erzeugen können –, stellt sich die Frage, was zu tun ist mit ihren riesigen Klingen wird drängender.

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Bis 2050 wird in den USA ein Abfall von Klingenabfällen auf 2,2 Millionen Tonnen prognostiziert. Weltweit könnten es bis 2050 rund 43 Millionen Tonnen sein.

Es gibt nur wenige einfache Möglichkeiten, damit umzugehen.

Aktuelle Optionen sind nicht nur verschwenderisch, sondern haben auch Nachteile für die Umwelt. Die Verbrennung bringt Umweltverschmutzung mit sich, und während Windkraftunternehmen sagen, dass es bei Deponieschaufeln kein Problem mit der Toxizität gebe, sei dies laut Barlow noch nicht völlig klar.

„Das ist nicht so harmlos, wie Sie vielleicht denken“, sagte sie.

Turbinenschaufelmaterialien machen das Recycling schwierig und kostspielig. Die zur Herstellung von Turbinenschaufeln verwendeten Epoxidharze werden „Duroplaste“ genannt.

„Wenn man sie erhitzt, ändern sie ihre Eigenschaften erst, wenn sie einfach verbrennen“, sagte Barlow. „Man kann sie nicht einfach zerkleinern und das Material zu etwas leicht Wiederverwendbarem recyceln.“

Deshalb hofft Vestas, dass seine neue Technologie wirklich vielversprechend sein könnte.

„Dies war die größte Nachhaltigkeitsherausforderung in der Branche. Und deshalb freuen wir uns natürlich sehr, eine Lösung gefunden zu haben“, sagte Lisa Ekstrand, Leiterin für Nachhaltigkeit bei Vestas, gegenüber CNN.

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Bei dem Verfahren, an dem das Unternehmen in Zusammenarbeit mit der Universität Aarhus, dem Dänischen Technologischen Institut und dem in den USA ansässigen Epoxidharzunternehmen Olin gearbeitet hat, wird die Klinge mithilfe einer flüssigen chemischen Lösung in Epoxidharzfragmente und -fasern zerlegt. Das Epoxidharz wird dann an Olin geschickt, wo es zu „neuwertigem“ Epoxidharz verarbeitet werden kann, sagte Ekstrand.

Bei dem Verfahren würden kostengünstige, ungiftige Chemikalien eingesetzt, die in großen Mengen leicht verfügbar seien, fügte sie hinzu. „Wir gehen davon aus, dass es sich um eine Technologie mit geringem Energieverbrauch und geringem CO2-Ausstoß handelt.“

Zu weiteren Details hält sich das Unternehmen bedeckt, etwa zu den eingesetzten Chemikalien und zur Frage, wie oft der Prozess wiederholt werden kann.

Ekstrand sagte, dass sie Patente anmelden und der Plan sei, es schließlich an andere Unternehmen zu lizenzieren.

Bisher hat Vestas die Technologie in einem Labor getestet, baut nun aber eine Pilotanlage, um sie zwei Jahre lang in größerem Maßstab zu testen und hofft, sie anschließend kommerzialisieren zu können.

Vestas ist bei weitem nicht der Erste, der versucht, dieses verzwickte Problem anzugehen. Unternehmen und Wissenschaftler arbeiten seit Jahren an unterschiedlichen Ansätzen, obwohl viele potenzielle Lösungen noch im Entstehen begriffen sind oder noch in kleinem Maßstab vorliegen.

Ein Ansatz besteht darin, Klingen zu schleifen und das Material in anderen Industrien zu verwenden. Der Nachteil besteht darin, dass die riesigen Klingen schwierig zu transportieren und zu zerkleinern sind. „Weil das Material nicht viel wert ist, lohnt es sich nicht wirklich, es zu tun“, sagte Barlow.

Aber einige Unternehmen sagen, dass sie dafür sorgen, dass es funktioniert.

Veolia, ein Ressourcenmanagementunternehmen mit Hauptsitz in Frankreich, verwandelt alte Rotorblätter in eine Zutat für die Zementproduktion.

Es zerkleinert, sortiert und mischt Klingenmaterialien, bevor es sie zu Zementöfen schickt. Laut Veolia reduziert die Verwendung dieser Mischung die durch die Erwärmung des Planeten verursachte Umweltverschmutzung bei der Zementherstellung um 27 %. Das Programm hat bisher 2.600 Rotorblätter verarbeitet.

Carbon Rivers, ein in Tennessee ansässiges Unternehmen, hat mit dem US-Energieministerium zusammengearbeitet, um die „Pyrolyse“-Technologie auszubauen – eine Form des chemischen Recyclings, bei der sehr hohe Hitze in einer sauerstofffreien Umgebung verwendet wird.

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Das Verfahren des Unternehmens produziert Glasfasern, die dann in neuen Rotorblättern von Windkraftanlagen sowie in der Automobil- und Schifffahrtsindustrie verwendet werden können, heißt es. Es produziert auch Öl, das zur Energieerzeugung verwendet werden kann, sagte David Morgan, Chief Strategy Officer bei Carbon Rivers, gegenüber CNN.

Die Technologie ermöglicht es ihnen, „die Rotorblätter von Windkraftanlagen vollständig zu recyceln“, und zwar in einem Prozess, der „netto positive Energie“ bedeutet, fügte Morgan hinzu.

Carbon Rivers hat bisher 41 Rotorblätter mit einem Gewicht von 268 Tonnen upgecycelt und baut Recyclinganlagen mit dem Ziel, die Produktion auf mehr als 5.800 Rotorblätter pro Tag zu steigern.

Andere Bemühungen konzentrieren sich auf die Änderung der zur Herstellung von Turbinen verwendeten Materialien, um eine neue Generation von Rotorblättern zu schaffen, die einfacher zu recyceln sind.

Im Jahr 2022 gaben Forscher der University of Michigan bekannt, dass sie durch die Kombination von Glasfasern mit einem pflanzlichen und einem synthetischen Polymer ein neues Harz für Rotorblätter hergestellt haben, das zu Zutaten für Produkte wie neue Turbinenblätter, Laptop-Hüllen und Strom recycelt werden könnte Werkzeuge – und sogar Gummibärchen-Bonbons.

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„Wir haben Kaliumlactat in Lebensmittelqualität gewonnen und daraus Gummibärchenbonbons hergestellt, die ich gegessen habe“, sagte John Dorgan, Professor für Chemieingenieurwesen an der Michigan State University, in einer Erklärung.

Für diejenigen, die Bedenken haben, eine alte Turbine zu fressen, sagte Dorgan: „Ein Kohlenstoffatom, das aus einer Pflanze wie Mais oder Gras stammt, unterscheidet sich nicht von einem Kohlenstoffatom, das aus einem fossilen Brennstoff stammt. Es ist alles Teil des globalen Kohlenstoffkreislaufs und.“ Wir haben gezeigt, dass wir von Biomasse auf dem Feld zu langlebigen Kunststoffmaterialien und zurück zu Lebensmitteln übergehen können.“

Das hilft natürlich nichts, wenn die Rotorblätter jetzt außer Betrieb genommen werden.

Der Grund, warum die Entdeckung von Vestas so überzeugend sein könnte, liegt laut Barlow darin, dass sie ein Verfahren zur Rückgewinnung wiederverwendbarer Materialien aus aktuellen Turbinenschaufeln verspricht, ohne schädliche Chemikalien und große Energiemengen zu verwenden. „Das ist ein echter Gewinner“, sagte sie.

Jetzt muss das Unternehmen skalieren.

„Es wird alle möglichen Probleme geben, mit denen sie nicht gerechnet haben. Es mag also langsam sein, aber das ist ein guter Anfang für zehn“, sagte Barlow.