La transizione energetica nel giro di pochi anni creerà un’enorme mole di rifiuti generati dalle fonti rinnovabili. I ricercatori del Joint Research Center della Commissione europea, nel documento “Circular Economy Strategies for the EU’s Renewable Electricity Supply” hanno esaminato il quadro attuale e fatto stime sul futuro, nell’ottica di immetterli nel flusso dell’economia circolare. Tra le sezioni del rapporto, una è dedicata all’energia eolica, un capitolo particolarmente delicato visto che entro il 2050 le infrastrutture per l’energia eolica (turbine e pale eoliche) genereranno più rifiuti persino dell’energia solare.
La Commissione europea ha fissato l’obiettivo di incrementare il consumo di energia da fonti rinnovabili dal 23% del 2022 al 42,5% nel 2030, il che implica l’installazione di 425 gigawatt (GW) di capacità eolica entro il 2030. Assumendo l’uso di turbine standard da 10 megawatt (MW), si prevede che nel 2030 nell’Unione Europea ci saranno circa 42.500 turbine eoliche e 86.000 entro il 2050, per una capacità installata di 860 GW e una stima di circa 10 milioni di tonnellate di rifiuti generati dalle turbine eoliche ogni anno.
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Il riciclo delle pale eoliche è il più problematico
Circa l’85% del peso di una turbina è costituito da metalli, per i quali esistono già soluzioni di riciclo consolidate. Il problema, come ormai è noto, sono le difficoltà legate al riciclo del restante 15%, composto perlopiù dalle pale eoliche, costituite prevalentemente da compositi polimerici rinforzati con fibra di vetro o di carbonio, particolarmente difficili da riciclare.
In particolare esistono due categorie principali: i compositi termoplastici, che possono essere riscaldati e rimodellati, e i compositi termoindurenti: una volta solidificati, non possono essere fusi nuovamente e sono i più complicati da riciclare. Tuttavia, nuove resine vitrimeriche permettono un migliore riciclo. Le pale eoliche contengono anche componenti metalliche come reti di protezione contro i fulmini in rame o alluminio, oltre a bulloni e boccole, che rappresentano circa l’1% del peso totale. Un ulteriore problema riguarda le fondamenta delle turbine, costituite principalmente da calcestruzzo, la cui riciclabilità è ancora limitata.
Le pale moderne superano i 100 metri di diametro e la loro variabilità strutturale e compositiva influisce sui processi di riciclo. Sarebbe perciò fondamentale, fa notare il JRC, la condivisione di informazioni sulla loro composizione da parte dei produttori per facilitare la pianificazione delle attività di riciclo. Iniziative per migliorare la trasparenza, suggerite dal JRC, sono il modello danese del Passaporto dei materiali delle pale eoliche, che fornisce informazioni su dimensioni, design e materiali, le Dichiarazioni ambientali di prodotto in Germania, che quantificano l’impatto ambientale delle pale eoliche e, infine, il Passaporto digitale del prodotto, in fase di sviluppo dalla Commissione UE, applicato all’eolico.
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Durata di vita e dismissione delle turbine: le stime del JRC
Prevedere il ciclo di vita di una turbina eolica non è semplice. In media, si stima che una turbina onshore abbia una durata di circa 20 anni, mentre una offshore possa raggiungere i 25 anni. Le ragioni dietro la dismissione delle turbine possono essere di natura tecnica, economica o legislativa. L’aumento dei prezzi dell’energia, ad esempio, potrebbe incentivare un utilizzo delle turbine oltre la loro vita progettuale, mentre norme a sostegno delle fonti rinnovabili possono spingere alla sostituzione anticipata delle turbine con modelli più efficienti.
Tra le nazioni con parchi eolici più datati ci sono Danimarca, Portogallo e Spagna, mentre la Germania ha il maggiore potenziale di repowering perché ha circa 20 GW di turbine con oltre 15 anni di età. Tuttavia, fa notare il JRC, non è semplice fare delle stime sul volume dei rifiuti derivanti dallo smantellamento delle pale eoliche perché è influenzato diversi fattori, tra cui la possibilità di opzioni di trattamento a fine vita come il riuso o il riciclo dei componenti.
Secondo WindEurope, nel 2020 si prevedeva che le turbine a fine vita in Europa avrebbero generato 35.000 tonnellate di rifiuti. Nel 2023 si stimava la dismissione di circa 4.700 turbine, pari a 40.000-60.000 tonnellate di rifiuti di pale eoliche. Proiezioni per il 2050 indicano che il volume totale di rifiuti da pale eoliche potrebbe raggiungere 325.000 tonnellate all’anno, con il 76% proveniente da impianti onshore e il 24% da offshore.
La filiera del fine vita delle turbine eoliche
C’è poi da tenere conto della complessità della filiera dietro il decommissioning di una turbina eolica, in cui sono coinvolti molti attori, le cui decisioni incidono direttamente sulle possibilità di recupero dei materiali. Il primo attore coinvolto è il proprietario della turbina, che decide di dismetterla. Successivamente, la società di smantellamento può scegliere di rimuovere la turbina con una gru o abbatterla direttamente a terra. Quest’ultima opzione riduce i costi ma compromette la possibilità di riciclo, poiché i materiali risultano contaminati. La scelta del metodo di smantellamento dipende dallo stato delle pale e dalla loro riutilizzabilità.
Se in buone condizioni, le pale possono essere riutilizzate interamente come pezzi di ricambio per turbine più piccole. In Europa c’è un mercato delle turbine usate, con aziende specializzate come Windvorst, P&J Windpower e Repowering Solutions. Un’altra possibilità è riutilizzarle trasformandole in infrastrutture come ponti pedonali: è quello che stanno cercando di fare alcune aziende come BladeBridge, ReBlade e Anmet. Infine, possono essere triturate e impiegate come aggregato fine nel calcestruzzo per ridurne l’impatto, sebbene in questo caso siamo in presenza di un evidente downcycling.
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Tecnologie emergenti per il riciclo delle pale e impatti ambientali
Attualmente, molte delle pale smantellate finiscono in discarica o vengono incenerite, ma i ricercatori stanno sperimentando nuovi materiali per costruire le pale, come resine termoindurenti riciclabili e compositi a base di fibre di carbonio, che potrebbero semplificare il processo di riciclo. Le tre tecnologie attualmente utilizzate sono il riciclo meccanico, termico e chimico. Nel riciclo meccanico le pale sono ridotte in frammenti tramite triturazione e macinazione e le fibre riciclate sono generalmente impiegate in pannelli fonoassorbenti o nuovi compositi.
Nel riciclo termico il processo di pirolisi permette di recuperare le fibre di rinforzo e il materiale polimerico come liquido o gas. I materiali recuperati sono usati per la produzione di nuovi polimeri, anche se le fibre di vetro perdono resistenza meccanica. Il mercato globale della fibra di carbonio riciclata era stimato a 50 milioni di euro nel 2022. Il riciclo chimico, infine, utilizza solventi e calore per scomporre i materiali compositi in componenti riutilizzabili, separando la matrice polimerica dalle fibre per recuperare fibra di vetro e resine. Sebbene promettente, è costoso e ancora in fase sperimentale.
Per valutare l’impatto ambientale di ciascuna tecnologia di riciclo, adottare l’analisi del ciclo di vita non è semplice: da un lato mancano ancora processi di riciclo su larga scala perché molte tecnologie sono sempre in fase sperimentale, dall’altro ci sono numerose incognite sulle applicazioni dei materiali riciclati ed è perciò difficile prevedere se e come i materiali recuperati verranno riutilizzati.
Le raccomandazioni del JRC sul riciclo delle pale eoliche
In attesa dello sviluppo di tecnologie di riciclo più efficaci, tracciare le pale eoliche riciclate o smaltite in discarica potrebbe migliorare le metodologie di stima e supportare l’industria nel pianificare le attività di riciclo. Ciò richiederebbe l’istituzione di un codice di rifiuto specifico per i materiali delle pale eoliche e la raccolta sistematica di dati, rendendo necessaria, secondo i ricercatori del JRC, la creazione di un database europeo con le informazioni sulle turbine installate e smantellate.
Un ulteriore ostacolo al riciclo è rappresentato dalla concorrenza tra i materiali riciclati e quelli vergini, che spesso presentano proprietà più affidabili per determinati utilizzi. Alcuni Paesi hanno, perciò, introdotto divieti sul conferimento in discarica o tariffe elevate per lo smaltimento, in modo da incentivare ugualmente il riciclo. Tuttavia, la situazione varia notevolmente da nazione a nazione, rendendo necessaria un’armonizzazione delle normative sulla gestione del fine vita delle turbine eoliche. L’assenza di una regolamentazione uniforme a livello europeo per la gestione dei rifiuti delle pale eoliche crea, inoltre, disparità tra i Paesi membri, con alcune nazioni che impongono restrizioni severe sulle discariche mentre altre adottano strategie meno rigorose.
Per migliorare l’efficienza del riciclo, il JRC consiglia da un lato misure come la standardizzazione delle pratiche di smantellamento, con l’adozione di protocolli comuni a livello europeo per il decommissioning delle turbine in modo da ottimizzare la separazione dei materiali e facilitarne il riciclo e dall’altro incentivi per l’uso di materiali riciclabili, ad esempio con politiche di ecodesign per favorire la commercializzazione di turbine con componenti più facilmente riciclabili. Quello che è certo è che siamo ancora in una fase embrionale: mentre milioni di tonnellate di pale eoliche stanno già per diventare rifiuto.
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