Công nghệ 2.000°C giải quyết 'núi' rác thải điện gió

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc) tìm ra phương pháp tái chế cánh quạt tua-bin gió bằng cách nung nóng vật liệu lên khoảng 2.000°C chỉ trong vài giây. Công nghệ này giúp chuyển đổi những bộ phận khó tái chế thành cacbua silic và graphene, hai vật liệu có giá trị cao trong công nghiệp.

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Chem Circularity mở ra hướng xử lý lượng rác thải ngày càng lớn từ ngành điện gió, khi nhiều tua-bin thế hệ cũ sắp hết vòng đời sử dụng.

Cánh quạt tua-bin gió là bộ phận khó xử lý nhất khi hết vòng đời sử dụng. (Ảnh: Euronews)

Khoảng 85 - 90% tổng khối lượng một tua-bin gió có thể tái chế, nhưng cánh quạt là bộ phận khó xử lý nhất. Chúng có độ bền rất cao khi được thiết kế để chịu gió mạnh, bức xạ cực tím, nhiệt độ khắc nghiệt và sét đánh.

Cánh quạt thường được làm từ vật liệu composite, kết hợp sợi thủy tinh chứa silica với nhựa polymer giàu carbon. Cấu trúc này khiến việc tách và tái chế các thành phần gặp nhiều khó khăn. Sau khoảng 20 năm hoạt động, nhiều cánh quạt bị đưa đến bãi chôn lấp hoặc đốt bỏ.

Riêng tại châu Âu, lượng rác thải từ cánh quạt điện gió dự kiến tăng từ 20.000 tấn năm 2025 lên 55.000 tấn mỗi năm vào năm 2030.

Áp lực xử lý tua-bin gió hết hạn sử dụng cũng ngày càng lớn tại Trung Quốc, nước dẫn đầu về quy mô điện gió. Bộ Sinh thái và Môi trường Trung Quốc dự báo lượng cánh quạt tua-bin gió thải bỏ tại nước này có thể đạt khoảng 500.000 tấn vào năm 2030.

Để giải quyết vấn đề, nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ gia nhiệt Joule chớp nhoáng, tạo ra xung nhiệt cực mạnh trong thời gian ngắn. Vật liệu cánh quạt được nung đến khoảng 2.000°C chỉ sau vài giây.

Ở nhiệt độ này, carbon phản ứng với silica tạo thành cacbua silic, vật liệu có độ cứng và khả năng chịu nhiệt cao. Một phần carbon đồng thời tái cấu trúc thành graphene, nổi bật với độ bền và khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện.

Nhóm nghiên cứu còn phát hiện việc trộn vật liệu cánh quạt đã nghiền nhỏ với các thành phần khác trước khi gia nhiệt giúp sản phẩm thu hồi phù hợp hơn để chế tạo cánh quạt mới.

Chỉ cần bổ sung 0,3% hỗn hợp vật liệu tái chế theo khối lượng vào nhựa, khả năng chống biến dạng của vật liệu tăng 27% khi chịu lực kéo và 9% khi chịu lực uốn.

Bing Deng, kỹ sư hóa học và môi trường tại Đại học Thanh Hoa, cho biết hỗn hợp cacbua silic và graphene có thể được đưa trở lại thành phần nhựa dùng sản xuất cánh quạt, giúp cải thiện đặc tính cơ học và nhiệt.

“Đây không chỉ là tái chế mà còn là tái chế nâng cấp. Chúng tôi đang biến một thứ có rất ít giá trị thành vật liệu có giá trị lớn hơn nhiều”, ông nói.

Công nghệ mới được kỳ vọng mở thêm hướng tận dụng cánh quạt điện gió hết hạn sử dụng, dù nghiên cứu chưa xác nhận khả năng triển khai và hiệu quả kinh tế ở quy mô công nghiệp.