พลังงานลมเป็นรูปแบบพลังงานหมุนเวียนที่ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างไรก็ตาม เมื่อถึงเวลาต้องเปลี่ยนใบพัดกังหันขนาดใหญ่ที่แปลงลมเป็นไฟฟ้า การกำจัดทิ้งก็เป็นปัญหา ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์รายงานว่า คอมโพสิตเรซินชนิดใหม่เหมาะสำหรับการผลิตหุ่นจำลองเหล่านี้ ซึ่งสามารถนำไปรีไซเคิลเป็นใบพัดกังหันใหม่หรือผลิตภัณฑ์อื่นๆ ได้ในภายหลัง รวมถึงเคาน์เตอร์ ไฟท้ายรถ ผ้าอ้อม และแม้แต่กัมมี่แบร์
นักวิจัยจะนำเสนอผลงานของพวกเขาในวันนี้ในการประชุมฤดูใบไม้ร่วงของ American Chemical Society (ACS) ACS Fall 2022 เป็นการประชุมแบบไฮบริดที่จัดขึ้นแบบเสมือนจริงและแบบส่วนตัวในวันที่ 21-25 ส.ค. พร้อมการเข้าถึงแบบออนดีมานด์ในวันที่ 26 ส.ค.–ก.ย. 9. การประชุมมีการนำเสนอเกือบ 11,000 รายการในหัวข้อวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย
“ความงามของระบบเรซินของเราคือเมื่อสิ้นสุดวัฏจักรการใช้งาน เราสามารถละลายได้ และปล่อยออกจากเมทริกซ์ใดก็ตามที่อยู่ในนั้น เพื่อให้สามารถใช้ซ้ำแล้วซ้ำเล่าในวงที่ไม่มีที่สิ้นสุด” จอห์น ดอร์แกนกล่าว , ปริญญาเอก ที่กำลังนำเสนอผลงานในที่ประชุม “นั่นคือเป้าหมายของเศรษฐกิจหมุนเวียน”
ใบพัดทำจากไฟเบอร์กลาส ยาวครึ่งสนามฟุตบอลได้ แม้ว่าบางบริษัทจะพบวิธีรีไซเคิลไฟเบอร์กลาสให้เป็นวัสดุที่มีมูลค่าต่ำกว่า และปัญหาการกำจัดก็มีแนวโน้มจะแย่ลงไปอีก “ใบกังหันลมที่ใหญ่ขึ้นนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่า ดังนั้นบริษัทต่างๆ จึงทำการผลิตให้ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ” Dorgan กล่าว “บ่อยครั้งที่ฟาร์มกังหันลมจะเข้ามาแทนที่ใบพัดกังหันจริง ๆ ก่อนสิ้นสุดอายุการใช้งาน เพราะฟาร์มสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้นด้วยใบพัดที่ใหญ่กว่า”
Dorgan และเพื่อนร่วมงานที่ Michigan State University ได้สร้างวัสดุกังหันใหม่โดยการรวมเส้นใยแก้วกับพอลิเมอร์ที่ได้จากพืชและใยสังเคราะห์ แผงที่ทำจากเทอร์โมพลาสติกเรซินนี้มีความแข็งแรงและทนทานพอที่จะใช้ในกังหันหรือรถยนต์ นักวิจัยละลายแผงในโมโนเมอร์สดและนำเส้นใยแก้วออก เพื่อให้สามารถหล่อวัสดุเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ประเภทเดียวกันได้ ที่สำคัญ แผงหล่อใหม่มีคุณสมบัติทางกายภาพเหมือนกับรุ่นก่อน
นอกจากใบพัดกังหันลมแบบใหม่แล้ว เรซินใหม่ยังสามารถนำไปใช้งานอื่นๆ ได้หลากหลาย ด้วยการผสมเรซินกับแร่ธาตุต่างๆ ทีมงานจึงได้ผลิตหินเพาะเลี้ยงที่สามารถเปลี่ยนเป็นของใช้ในครัวเรือนได้ เช่น เคาน์เตอร์และอ่างล้างมือ “เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้สร้างอ่างล้างหน้าด้วยหินเพาะเลี้ยง ดังนั้นเราจึงรู้ว่ามันใช้ได้ผล” ดอร์แกนกล่าว นักวิจัยยังสามารถบดวัสดุที่นำกลับมาใช้ใหม่และผสมกับเม็ดพลาสติกอื่นๆ สำหรับการฉีดขึ้นรูป ซึ่งใช้ทำสิ่งของต่างๆ เช่น ฝาครอบแล็ปท็อปและเครื่องมือไฟฟ้า
วัสดุนี้สามารถนำไปรีไซเคิลเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงกว่าได้ การย่อยเทอร์โมพลาสติกเรซินในสารละลายอัลคาไลน์ที่ปล่อยออกมาคือพอลิ (เมทิลเมทาคริเลต) (PMMA) ซึ่งเป็นวัสดุอะคริลิกทั่วไปสำหรับหน้าต่าง ไฟท้ายรถยนต์ และรายการอื่นๆ อีกมากมาย การเพิ่มอุณหภูมิของการย่อยทำให้ PMMA กลายเป็นพอลิ (กรดเมทาคริลิก) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ดูดซับได้ดีเยี่ยมซึ่งใช้ในผ้าอ้อมเด็ก การย่อยอาหารที่เป็นด่างยังผลิตโพแทสเซียมแลคเตตซึ่งสามารถทำให้บริสุทธิ์และทำเป็นขนมและเครื่องดื่มกีฬาได้ “เรานำโพแทสเซียมแลคเตทเกรดอาหารกลับมาใช้ทำขนมเยลลี่แบร์ซึ่งฉันกินเข้าไป” ดอร์แกนกล่าว
ตอนนี้นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าเรซินมีคุณสมบัติทางกายภาพที่เหมาะสมสำหรับกังหันลม พวกเขาหวังว่าจะสร้างใบมีดขนาดปานกลางสำหรับการทดสอบภาคสนาม “ข้อจำกัดในปัจจุบันคือพลาสติกชีวภาพไม่เพียงพอที่เราใช้เพื่อตอบสนองตลาดนี้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีปริมาณการผลิตจำนวนมากที่นำเข้าสู่ระบบออนไลน์ หากเราจะเริ่มทำกังหันลมจากวัสดุเหล่านี้จริงๆ” ดอร์แกน หมายเหตุ
และมี “ปัจจัยแหยะ” ที่เกี่ยวข้องกับการกินขนมที่เคยเป็นส่วนหนึ่งของกังหันลมหรือไม่? ดอร์แกนไม่คิดอย่างนั้น “อะตอมของคาร์บอนที่ได้จากพืช เช่น ข้าวโพดหรือหญ้า ก็ไม่ต่างจากอะตอมของคาร์บอนที่มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล” เขากล่าว “ทั้งหมดนี้เป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรคาร์บอนทั่วโลก และเราได้แสดงให้เห็นว่าเราสามารถเปลี่ยนจากชีวมวลในภาคสนามเป็นวัสดุพลาสติกที่ทนทานและกลับไปเป็นอาหารได้”
นักวิจัยรับทราบเงินทุนจาก David L. และ Denise M. Lamp Endowment
