(Left: wind turbine blade waste; Middle: treated and dried wind turbine blade glass-fiber reinforced polymer (GFRP); Right: injection-molded plastic containing 70% recycled GFRP (photo by WSU).)
풍력과 태양 에너지는 깨끗하고 고갈되지 않는 청청 에너지입니다. 하지만 풍력 발전 블레이드나 태양전지가 깨끗하다는 뜻은 아닙니다. 시간이 지나면서 풍력 발전 블레이드와 태양전지 역시 마모되거나 수명이 다해 새로운 것으로 교체해야 합니다. 문제는 주기적으로 교체해야 하 풍력 발전 블레이드가 부피는 엄청나게 큰 데 반해 유용한 물질로 재활용하기가 어렵다는 것입니다.
풍력 발전 블레이드는 매우 크면서도 바람에 쉽게 움직여야 하기 때문에 최대한 가볍고 튼튼한 물질을 사용합니다. 대표적인 소재는 유리섬유 강화 폴리머 (glass-fiber reinforced polymer (GFRP))입니다. 그런데 튼튼하다는 특징이 재활용에서는 불리하게 작용합니다. 이 소재는 금속처럼 녹여서 다시 재활용하기도 힘들고 다른 형태로 가공하도 힘들기 때문입니다.
워싱턴 주립 대학의 쳉 하오 (Cheng Hao, a former graduate student in the School of Mechanical and Materials Engineering)와 동료들은 폐 풍력 발전 블레이드에서 나온 유리섬유 강화 폴리며를 고강도 플라스틱으로 재활용할 수 있는 방법을 개발했습니다.
우선 폐 블레이드를 5cm 크기 정도로 자른 후 얇은 칩 형태로 만들어 가공하기 쉬운 형태로 만듭니다. 그 다음 단계로 아세트산 아연 (Zinc acetate, Zn(CH₃CO₂)₂) 용액에 담은 후 고압 고온 용액에서 두 시간 정도 녹입니다. 다음 단계로 말랑해진 소재 원하는 형태로 가공한 후 열가소성 플라스틱과 나일론 플라스틱 소재와 섞어 새로운 유리 섬유 강화 플라스틱 소재로 만드는 것입니다. 새로운 플라스틱이 추가되긴 하지만, 본래 유리섬유 강화 폴리머 소재를 70%까지 포함시켜 재활용할 수 있다는 것이 장점입니다.
연구팀은 이 방법이 독성이 낮고 저렴한 아세트산 아연 촉매를 계속 재활용할 수 있고 폴리프로필렌 같은 다른 소재와도 통합할 수 있어 실제 업사이클링 산업에 유용할 것으로 기대하고 있습니다. 이렇게 해서 만든 유리섬유 강화 폴리머 플라스틱은 이를 제외하고 만든 플라스틱 소재 대비 3배나 강하고 8배나 경도가 높습니다. 단점은 고온 고압에서 촉매를 사용해 단가가 높을 수 있다는 점입니다.
더 저렴한 비용으로 신뢰성 높은 재활용 플라스틱을 생산할 수 있게 되기까지는 아마도 많은 시간과 비용이 들어갈 것입니다. 하지만 풍력 에너지의 보급과 함께 폐 블레이드 역시 함께 늘어날 수밖에 없는 만큼 앞으로 이 분야에 많은 투자가 필요합니다.
참고
https://newatlas.com/environment/wind-turbine-blades-recycled-stronger-plastics-wsu/
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921344925000382?via%3Dihub
댓글
댓글 쓰기