持続可能なソリューション: 堆肥化可能な風力タービンブレード

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竹と菌糸体で作られたブレードは、増加する風力ブレードを埋め立て地に流出させない可能性がある

時は 2035 年。世界が気候変動の危機に直面している中、人類の事業は、急速に成長する草と 100 万年前の菌類の根から作られたタービンブレードを備えた風力発電所によって動力を供給されています。

気候変動映画のワンシーンのように聞こえるかもしれませんが、ポリマー複合材料の専門家でカリフォルニア大学デービス校機械航空宇宙工学科の教授であるヴァレリア・ラ・サポナラ氏は、竹と菌糸体から堆肥化可能で環境に優しい風力タービンブレードを開発するというビジョンを持っています。 、キノコを実らせる菌類の根のようなシステム。 工学部のネクストレベル戦略的研究ビジョンからのシード資金と、研究の初期段階でのカリフォルニア大学デービス・サステナビリティのグリーン・イニシアチブ基金からの助成金を受けて、土木・環境工学部のラ・サポナラ共同主任研究員ミケーレ・バルバト氏は、先端複合材料研究、工学、科学研究室の学生と研究者からなる多様なチームがキャンパスでプロトタイプをテストしています。

風力は、カリフォルニアおよび世界中で最も急速に成長している再生可能エネルギー源の 1 つです。 これは、カリフォルニア州が2045年までにカーボンニュートラルを実現するための重要な部分である。世界の風力発電の半分以上を占める中国は、2060年の発電電力網の実現に向けて、2025年までに1,300万世帯に電力を供給できる風力発電所を建設する計画を立てている。ゼロゴール。

風力の役割の拡大は主に良いニュースです。 しかし、この重要な再生可能エネルギー源が成長するにつれて、埋め立て地に送られる風力ブレードの数が飛躍的に増加するため、環境に配慮したソリューションが必要とされています。 風力タービンのブレードは巨大です。2021 年の米国のローターの平均直径は 418 フィートでした。つまり、1 枚のブレードはボーイング 747 の翼長とほぼ同じ大きさです。 強風や気象条件に対して耐久性があるように設計されており、ブレードの寿命は約 20 年で、廃棄または交換されます。 ほとんどは、バルサ材の上にグラスファイバー/エポキシの複合構造を使用して構築されており、安定性と柔軟性が追加されています。 リサイクルの選択肢は非常に限られており、費用がかかり、輸送による二酸化炭素排出量の追加の影響が生じます。

風力タービンのブレードのほとんどは埋め立て地に捨てられます。 最近の調査によると、米国だけでも、2050 年までに 200 万トン以上の使用済みブレードが埋め立て地に送られると予測されています。 世界中で、2050 年までに廃止されると予想されるすべてのブレードの質量は、4,300 万トンに達する可能性があります。 バルサ材の使用は、環境にさらに壊滅的な影響を与えます。 風力発電産業の急速な成長により、エクアドルのアマゾン熱帯雨林では伐採が過剰になり、その結果、歯止めのない森林伐採が発生し、地域の先住民族コミュニティに社会的被害を与えています。 一部のメーカーは PET プラスチックへの切り替えを進めており、環境中には数百万トンの PET 廃棄物が増加しています。

ラ・サポナーラにとって、風力発電による汚染は緊急の問題です。

「私たちはクリーンエネルギーを望んでいますが、クリーンエネルギーが環境を汚染することはできませんし、森林破壊を引き起こすこともできません」とラ・サポナーラ氏は語った。 「もし私たちがクリーンエネルギーをやっているのであれば、それはアマゾンの熱帯雨林を伐採することではありません。 私たちは誰にとっても良き市民でありたいのです。」

ラ・サポナーラは、グラスファイバーやバルサ材の代わりに、カリフォルニアのセントラルバレーからの農業廃棄物からの竹、菌糸体、バイオマスを編んだもので作られた、堆肥化可能な風力タービンブレードを構想している。 彼女は 2019 年に初めて菌糸体の研究を始めました。そのとき、彼女はバイクのヘルメットライナーの化石ベースのプラスチックの代替品を探していました。 菌糸体は驚くほど多用途な物質であり、ラ サポナーラの研究室は、ポリウレタンやアクリルなどの非分解性材料に代わる、低炭素排出、低毒性、堆肥化可能な代替品として菌糸体を利用する可能性を研究してきました。

風力タービンのブレードのように大規模かつ複雑なプロジェクトにスケールアップすることは、高度に協力的なグループが関与する次のレベルの動きです。