Parques eólicos: 85% de la masa de un aerogenerador puede ser reciclado
Felipe Larraín, investigador del Centro de Transición Energética de la Universidad Adolfo Ibáñez, detalla los usos distintos uso que se pueden realizar con el material de estas instalaciones.
Contar la adopción de prácticas de reciclaje mediante la creación de vías de comercialización en la industria de las energías renovables, Chile ha comenzado a reciclar palas de parques eólicos, en que casi el 85% de la masa de un aerogenerador puede ser reutilizado de manera sencilla, a través del proceso de fundiciones de materiales como es el acero y el aluminio.
Esta iniciativa ha sido monitoreada por el Centro de Transición Energética de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Adolfo Ibáñez. Felipe Larraín, especialista en el tema señala a ELECTRICIDAD que esta es una alternativa para realizar la gestión de palas de desecho, reutilizándolas como infraestructura civil.
Por otra parte, destaca que el otro camino es reciclar las palas, para lo que se pueden implementar tres mecanismos: reciclaje mecánico, térmico o químico.
Detalles
¿Cómo se pueden reciclar estas turbinas?
Aproximadamente, un 85% de la masa de un aerogenerador puede ser reciclado de manera sencilla. Para ello, la unidad debe ser desmantelada y sus componentes deben ser enviados a canales de recuperación dedicados. Así por ejemplo, las fundiciones de concreto pueden ser reutilizadas en otros sitios. El acero y el aluminio puede ser enviado a fundiciones o maestranzas, etc.
El verdadero problema ocurre con las aspas del aerogenerador, típicamente conocidas como “palas”. Las palas son fabricadas a partir de madera de balsa y una mezcla de materiales denominada “composito” que contiene resina epóxica y fibra de vidrio o de carbono. Esto las hace muy livianas y tremendamente duraderas, pues deben estar expuestas al recurso eólico disponible en sitio por al menos 20-25 años. Sin embargo, por las mismas razones, las palas son muy difíciles de reciclar. De hecho, casi la mitad de su masa está dada por el composito.
Una alternativa para realizar gestión de palas de desecho es reutilizarlas como infraestructura civil: puentes, torres de comunicaciones, torres de alta tensión, techos para soluciones habitacionales, cercas, monumentos públicos, parques de juegos infantiles e incluso estacionamientos de bicicletas – como uno que fue instalado hace pocos años en Aalborg, Dinamarca.
El otro camino es reciclar las palas, para lo que se pueden implementar tres mecanismos: reciclaje mecánico, térmico o químico. El primero corresponde a moler las palas hasta convertirlas en partículas de tamaño entre 0.05 y 10 milímetros. El segundo corresponde a descomponer térmicamente la resina del composito hasta transformarla en hidrocarburos, u oxidar la matriz polimérica para recuperar la fibra. El último método, el reciclaje químico, consiste en usar reactivos químicos para romper enlaces de la matriz polimérica y recuperar la fibra de vidrio o carbono, el principal objetivo del reciclaje.
¿Cuál es el análisis que hacen hasta ahora respecto a este tipo de reciclaje?
La energía eólica es una de las fuentes de energía renovable más prometedoras que tenemos como sociedad para mitigar el cambio climático. Por eso, no es de extrañar que la explotación de este recurso se haya incrementado sustancialmente en las últimas décadas, desde 24.3 GW de capacidad instalada global en 2001 a 650+ GW al año 2019 – es decir, una tasa de interés compuesto anual del 20%.
Sin embargo, los aerogeneradores fabricados e instalados en la década de los 90’ y a principios de los 2000’ están llegando al final de su vida útil. Por lo tanto, el sector espera un crecimiento sostenido de los desechos de palas, el componente más difícil de reciclar de la unidad generadora. Se proyecta que, globalmente, se generarán alrededor de 100,000 toneladas de desechos de palas por año al 2025, y 200,000 al 2033. El problema continuará por al menos 20-25 años, pues cada GW de potencia instalada requiere de aproximadamente 10,000 toneladas de material para las palas. Así, los desechos de palas de turbinas eólicas podrían alcanzar entre 43 y 47 millones de toneladas acumuladas al año 2050.
A la luz de estos datos, un análisis sencillo indica que la reutilización de palas en infraestructura civil u otros usos no dará abasto, y por lo tanto se deben tomar acciones concretas respecto al reciclaje para evitar que las palas terminen en rellenos sanitarios. Esto sin contar que las palas que se instalarán en el futuro deben ser rediseñadas para facilitar su reciclaje, con miras a evitar que el problema continúe.
El rediseño de las palas – tendiente a facilitar el reciclaje – probablemente acarreará un incremento del precio de las unidades, pero el incremento no debería ser excesivo. Por supuesto, el contexto no es ideal porque, producto de problemas con la cadena de suministro de materiales, la disponibilidad de insumos y su transporte, los costos promedios globales ya han subido desde aproximadamente 0.75 MUSD/MW en 2018 a 1.0 MUSD/MW a 2021. Sin embargo, los fabricantes esperan que esto sea pagado porque la facilidad para reciclar será una especie de “seguro”, que permitirá ahorrar costos cuando la legislación exija que las turbinas sean recicladas al final de su vida útil, por ejemplo mediante la prohibición de enterrarlas en rellenos sanitarios – que ya ha sido sugerida en diversos lugares del mundo, por ejemplo por el grupo industrial WindEurope, para el 2025.
¿Qué experiencia internacional existe en este tema?
Existen diversas iniciativas en curso. En Estados Unidos, uno de los principales exponentes del reciclaje de palas es la compañía Veolia – localizada en Missouri – que recibe palas con entre 8 y 12 años de uso de GE Renewable Energy, y las tritura junto con residuo médico no peligroso. GE le paga a Veolia por reciclar las palas, y Veolia a su vez paga para enviar su producto a fábricas de cemento, donde aprox. 65% del material se utiliza como reemplazo de caliza y arena, y hasta un 28% se consume como combustible alternativo al carbón. Un acuerdo similar fue establecido entre GE Renewable Energy y la compañía alemana Neowa. Cabe notar que el cemento así producido tiene las mismas propiedades que el cemento convencional. De hecho, se ha demostrado que el triturado de pala puede ser usado como material de construcción, compactado por ejemplo en travesaños o durmientes de vías de tren.
En Europa, tanto el sector público como privado han impulsado diversas iniciativas. Respecto al sector público, el caso Francés es destacable. La regulación allí exige que un futuro dueño de una unidad aerogeneradora aprovisione un cierto monto, proporcional al tamaño de la turbina, para su desmantelamiento y remediación ambiental al final de su vida útil. La suma asciende a 50,000 euros por turbina más un extra de 10,000 euros si la capacidad excede los 2 MW. Más aún, el futuro operador debe desmantelar la turbina y remediar los impactos ocasionados al sitio, incluso si los costos de aquello son mayores que los fondos aprovisionados.
Respecto al sector privado, tanto proveedores de turbinas como empresas generadoras han impulsado diversas iniciativas para abordar el problema. Sobre las primeras, por ejemplo, Siemens Gamesa lanzó en septiembre de 2021 las primeras palas de turbinas eólicas reciclables como parte de su estrategia para que al año 2040, todas las turbinas sean 100% reciclables. Por su parte, su competidor, Vestas, ha propuesto: impulsar el procesamiento de turbinas molidas en hornos de caliza en el proceso de fabricación de cemento, desarrollar nuevas tecnologías de reciclaje, y crear nuevas resinas fáciles de disolver en solventes ampliamente disponibles como el ácido acético (vinagre)
Compañías de generación utilitarias no se quedan atrás. La sueca Vatenfall reportó a fines de 2021 que se comprometan a detener inmediatamente la disposición final de palas en rellenos sanitarios, y reciclar todas las palas de comisionadas al año 2030. De manera similar, la generadora Danesa Orsted anunció en junio del 2021 un plan para reutilizar, reciclar o recuperar todas las palas de las turbinas eólicas de su portafolio global. Finalmente, Engie participa del proyecto “Zebra” del centro de investigación francés Jules Verne, que pretende lanzar nuevas palas 100% reciclables en los próximos dos años. De hecho, en marzo de 2022 lanzaron el primer prototipo de pala 100% reciclable.
¿Hay una estimación del costo que significa el retiro por vida útil?
Si bien el costo del retiro depende del lugar geográfico y de las características de la turbina eólica, casi por definición, el desmantelamiento de aerogeneradores es costoso. Ciertas legislaciones, como la Francesa, exigen un aprovisionamiento mínimo de 50,000 euros por unidad y 60,000 euros si la unidad tiene una potencia superior a 2 MW. Esto incluye el desmantelamiento del aerogenerador y la remediación ambiental en el lugar. Sin embargo, el costo real puede superar con creces ese monto, pudiendo alcanzar alrededor de 180,000 euros (o 200,000 usd en Estados Unidos).
¿Cómo se insertan los parques eólicos en la economía circular?
Lo primero es reciclar por canales establecidos todas las partes, piezas, componentes e instalación civil del aerogenerador, descontando las palas. Posteriormente, se debe realizar la gestión de palas de desecho, las que pueden ser reutilizadas como infraestructura civil o recicladas, para evitar disponerlas en rellenos sanitarios; la opción más económica hoy en día. Es esperable que el precio de disponer palas en rellenos sanitarios, alrededor de 100 USD / t en Europa y alrededor de 65 USD / t en Estados Unidos y China, sea un indicador relevante para la emergente industria del reciclaje. Se proyecta que precios alrededor de 200 UDS / t darían un impulso suficiente para desarrollar el reciclaje de palas a gran escala.