Ветряная энергетика – одна из наиболее быстро развивающихся отраслей чистой энергетики во всём мире, и её стремительное распространение не может не радовать. Однако неприятным побочным продуктом её интенсивного развития является экспоненциальный рост количества отработанных ветряных турбин и лопастей. Если механизмы ветрогенераторов вполне возможно переработать или адаптировать для повторного использования, то гигантские лопасти зачастую просто оказываются на свалках. Инженеры из Калифорнийского университета в Дейвисе предлагают строить альтернативные экологичные лопасти из бамбука и мицелия.

Лопасти ветрогенераторов производят из бальсового дерева, стекловолокна и термореактивных пластмасс, которые отличаются высоким уровнем устойчивости к воздействию факторов окружающей среды. Срок службы ветряков составляет около 20 лет, а значит все элементы данной конструкции должны стойко выдерживать постоянный контакт с ветром и осадками. Как следствие, лопасти чрезвычайно трудно поддаются переработке: предприятия, которые ею занимаются, можно пересчитать по пальцам, а из-за размера лопастей их транспортировка связана с дополнительными затратами и выбросами парниковых газов. Согласно недавнему исследованию, к 2050 году масса всех отработанных лопастей на свалках может достигнуть 43 миллионов тонн. Использование древесины и пластмасс также негативно влияет на окружающую среду. В частности, взрывное развитие индустрии привело к росту спроса на бальсовое дерево, вследствие чего выросли темпы вырубки эквадорского тропического леса. Если же производители отказываются от использования древесины в пользу пластмасс, их деятельность генерирует дополнительные миллионы тонн пластиковых отходов.

По словам профессора Валерии Ла Сапонары, даже в стремлении к более экологичному существованию человечеству трудно избежать причинения вреда окружающей среде. Чистая энергетика не должна быть сопряжена с интенсивной вырубкой лесов или загрязнением природы отходами. Ла Сапонара и её коллеги работают над созданием по-настоящему экологичных лопастей для ветрогенераторов. По их задумке, в них бальсовое дерево, стекловолокно и термореактивные пластмассы должен заменить бамбук, грибной мицелий и биомасса из сельскохозяйственных / текстильных отходов. Калифорнийские учёные начали работу с мицелием в 2019 году, когда искали альтернативу пластмассам из ископаемых материалов (полиуретану, акрилу и пр.) для изготовления подшлемников. Так они обнаружили, что мицелий является удивительно универсальным материалом: нетоксичным, с низким углеродным следом и пригодным к переработке.

 Проект по созданию экологичных лопастей потребовал участия мультидисциплинарных специалистов, среди которых нашёлся даже собственный мастер по работе с бамбуком. Шухао Вань – инженер-конструктор и дизайнер – занимался плетением из бамбука в качестве хобби, сооружая модели судов. В рамках исследования он отвечает за испытание различных техник плетения для построения крепкого каркаса лопасти. Отходы должны стать субстратом для мицелия, который сформирует устойчивое и гибкое ядро детали, но не затронет каркас благодаря противогрибковым свойствам бамбука. Недавно учёные построили первый прототип и планируют приступить к структурному тестированию экологичной лопасти из бамбуково-мицелиевого композитного материала. В частности, экспериментальные лопасти установят вместо лопастей на коммерческом ветрогенераторе мощностью 1 кВт. Для проверки устойчивости прототип пройдёт испытание с имитацией ураганного ветра (137 км/ч). Если тест докажет перспективность концепта, учёные рассчитывают перейти на полевые испытания в кооперации с энергетическими компаниями.

Источник фото: Gregory Urquiaga/UC Davis