Un jour, nous recyclerons les pales des éoliennes en délicieux oursons gommeux

L’énergie éolienne est une industrie en croissance rapide, avec une augmentation de 53% des nouvelles installations rien qu’en 2020, selon le Global Wind Energy Council. Les pales massives en fibre de verre peuvent être aussi longues que la moitié d’un terrain de football et ne cessent de s’agrandir – plus la pale est grande, plus la production d’électricité est importante. Cela pose problème lorsque les aubes survivent aux pièces mécaniques des turbines. Ils sont généralement envoyés dans des décharges, ce qui sape tout le concept de production d’énergie durable.

Heureusement, John Dorgan, ingénieur chimiste à la Michigan State University, a mis au point une nouvelle résine polymère qui peut non seulement être recyclée en une nouvelle génération d’aubes de turbine, mais également en matériaux pour une large gamme d’applications commerciales. Il s’agit notamment de la fabrication de feux arrière de voiture, de couches, d’éviers de cuisine et même d’oursons gommeux comestibles. Il a décrit ses recherches lors d’une réunion de l’American Chemical Society à Chicago cette semaine.

Dorgan qualifie son approche de « flexibilité moléculaire », inspirée en partie d’un article qu’il a lu une fois par Isaac Asimov, décrivant un avenir où les gens seraient capables de resynthétiser des protons, des neutrons et des électrons bruts en tout ce qu’ils voulaient. « C’est presque comme le réplicateur de Star Trekoù ils peuvent simplement transformer des atomes en tout ce qu’ils veulent – des flotteurs de crème glacée, ou de nouveaux vêtements, ou quoi que ce soit « , a déclaré Dorgan lors d’une conférence de presse lors de la réunion de l’ACS.  » Bien sûr, nous sommes loin de l’idée du réplicateur, mais nous nous sommes inspirés de ce genre de choses. »

Dorgan travaille depuis longtemps avec l’un de ses polymères préférés : les polyactides, ou PLA, développés à l’origine pour fabriquer des emballages biodégradables et durables. Le PLA peut également être utilisé comme fibre pour fabriquer des textiles et des vêtements. Le projet actuel de Dorgan, financé par le ministère de l’Énergie, consiste à étudier comment fabriquer des pales d’éoliennes de manière plus économe en énergie. Alors naturellement, il s’est demandé si le PLA pouvait être utilisé comme résine de liaison recyclable.

Le laboratoire Dorgan a fabriqué sa nouvelle résine composite en dissolvant du PLA dans un monomère synthétique appelé méthacrylate de méthyle (MMA), ce qui donne une résine sirupeuse. Ils ont utilisé la pression du vide pour tirer la résine à travers les fibres de verre, provoquant le durcissement de cette résine en panneaux de fibre de verre solides. Ces panneaux peuvent être recyclés en les dissolvant dans du monomère frais, permettant aux chercheurs de refondre de nouveaux panneaux pour la prochaine génération d’éoliennes. « Le Saint Graal dans le recyclage des polymères est toujours de passer d’une application à la même application », a-t-il déclaré. « Nous pouvons le faire avec ces matériaux. Nous avons traversé plusieurs cycles et nous avons montré que les propriétés mécaniques peuvent être maintenues. »

L’étape suivante consiste à fabriquer des aubes de turbine de taille moyenne et à les tester sur le terrain. Mais Dorgan admet que sa résine n’est pas encore prête à évoluer jusqu’au niveau requis pour répondre aux besoins actuels de l’industrie éolienne. Il n’y a tout simplement pas assez de bioplastique produit par son procédé en laboratoire, et mettre au point un procédé de production à grande échelle prendra un certain temps.

Heureusement, il est également possible de réutiliser la résine pour d’autres applications, à la fois downcycle et upcycle. Pour le premier, prenez le matériau et déchiquetez-le, en ajoutant peut-être un peu plus de polymère dans le mélange, et il sera parfait pour le moulage par injection, une technique de fabrication courante pour les plastiques. Dorgan a également produit une pierre reconstituée, qu’il a ensuite utilisée pour fabriquer un évier de cuisine pleine grandeur, et le logo MSU Spartan.

Au-delà de ce simple traitement mécanique, Dorgan a découvert qu’il pouvait modifier chimiquement ces matériaux pour davantage d’applications de recyclage. « Nous pouvons en fait digérer l’un des composants du polymère PLA en utilisant simplement une base simple, comme une solution alcaline », a-t-il déclaré. « Pensez au bicarbonate de soude ou à la levure chimique dans la cuisine, quelque chose d’assez doux en termes d’activité chimique. »

Cela décompose le PLA en un métabolite inoffensif pour l’environnement appelé acide monolactique, et a permis à Dorgan de récupérer le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) dans le matériau, plus communément appelé plexiglas, utilisé pour fabriquer des fenêtres et des feux arrière de voiture. L’augmentation de la température peut convertir le PMMA en acide polyméthacrylique, un polymère super absorbant utilisé dans les couches. Un autre sous-produit de la digestion alcaline est le lactate de potassium, que Dorgan a pu purifier pour des applications de qualité alimentaire. Il l’a même utilisé pour fabriquer des oursons gommeux au laboratoire.

Et oui, il a mangé ces oursons gommeux sans effets néfastes. « Un atome de carbone dérivé d’une plante, comme le maïs ou l’herbe, n’est pas différent d’un atome de carbone provenant d’un combustible fossile », a déclaré Dorgan. « Tout cela fait partie du cycle mondial du carbone, et nous avons montré que nous pouvons passer de la biomasse sur le terrain aux matériaux plastiques durables et revenir aux denrées alimentaires. »