Công nghệ gia nhiệt nhanh mở hướng tái chế cánh quạt điện gió

Cánh quạt tua-bin điện gió vốn rất khó tái chế do được chế tạo từ vật liệu composite có độ bền cao. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới cho thấy chỉ cần nung nóng chúng trong vài giây ở nhiệt độ khoảng 2.000 độ C, các nhà khoa học có thể biến những cánh quạt phế liệu thành những vật liệu có giá trị, thậm chí sử dụng để chế tạo cánh quạt mới. 

Tuabin điện gió. Ảnh minh họa: AFP/TTXVN

Theo nghiên cứu đăng trên tạp chí khoa học Chem Circularity, phương pháp có tên gọi kỹ thuật gia nhiệt Joule nhanh (flash Joule heating) có thể chuyển đổi các cánh quạt cũ, vốn chứa sợi thủy tinh có silica và nhựa polymer giàu carbon, thành silicon carbide và graphene. Đây đều là những vật liệu có giá trị trong sản xuất công nghiệp. Ở nhiệt độ khoảng 2.000 độ C, carbon trong nhựa có thể phản ứng với silica để tạo thành silicon carbide, vật liệu cứng, chịu nhiệt tốt. Đồng thời, carbon cũng có thể tái cấu trúc thành graphene, loại vật liệu nổi tiếng về độ bền và khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện.         

Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu phát hiện khi trộn các vật liệu thu hồi từ cánh quạt đã nghiền nhỏ với những thành phần khác trước khi nung, sản phẩm thu được có thể cải thiện đặc tính của nhựa dùng để chế tạo cánh quạt mới. Chỉ cần bổ sung 0,3% vật liệu tái chế tính theo khối lượng, độ cứng và độ bền của nhựa được cải thiện, đồng thời khả năng chống biến dạng tăng 27% khi chịu lực kéo và 9% khi chịu lực uốn.         

Người chủ trì nghiên cứu, ông Bing Deng, chuyên gia kỹ thuật hóa học và môi trường tại Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc) cho biết, hỗn hợp silicon carbide và graphene có thể được đưa trở lại quy trình sản xuất nhựa composite, giúp nâng cao đặc tính cơ học và khả năng chịu nhiệt của cánh quạt. Đây không chỉ là tái chế mà còn là nâng cấp giá trị vật liệu, biến phế thải thành sản phẩm có giá trị cao hơn.         

Việc tái chế cánh quạt tua-bin cũ đang ngày càng cấp thiết tại châu Âu. Dù khoảng 85-90% khối lượng một tua-bin gió có thể tái chế, cánh quạt vẫn là bộ phận khó xử lý do cấu tạo bền chắc. Sau khoảng 20 năm hoạt động, nhiều cánh quạt bị đưa tới bãi chôn lấp hoặc tiêu hủy. Theo Hiệp hội Công nghiệp Điện gió châu Âu (WindEurope), lượng cánh quạt hết hạn sử dụng cần xử lý mỗi năm tại khu vực này dự kiến tăng từ 20.000 tấn năm 2025 lên 55.000 tấn vào năm 2030. Hiệp hội đã áp dụng lệnh cấm tự nguyện đưa cánh quạt thải loại ra bãi chôn lấp từ năm ngoái, đồng thời kêu gọi Liên minh châu Âu (EU) luật hóa quy định này để thúc đẩy các công nghệ tái chế bền vững.