L’energia eolica è una delle fonti di energia pulita con maggior potenziale, a fianco del fotovoltaico: sia per i costi ridotti e sia per gli impatti più facili da gestire rispetto a molte altre fonti di energia, rinnovabili comprese. Tuttavia c’è un problema: le pale eoliche sono l’elemento più ingombrante dell’aerogeneratore della turbina, ma non sono riciclabili, per via del materiale composito con cui sono costruite. Questo, naturalmente, se non si trova una soluzione, causerà notevoli problemi ambientali quando arriverà il momento di dismettere i parchi eolici, o sostituirli con turbine più efficaci nella produzione di energia.
La notizia arrivata dagli Stati Uniti è in prospettiva incoraggiante, sebbene proprio in queste settimane l’amministrazione Trump potrebbe dare una batosta alle fonti rinnovabili in territorio americano per favorire il ritorno alle fonti fossili. Secondo un recente rapporto del dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, le attuali infrastrutture sono capaci di riciclare fino al 90% dei materiali che compongono le turbine eoliche. “Le torri, le fondazioni e i sottocomponenti a base di acciaio delle trasmissioni offrono attualmente il maggior potenziale per essere riciclati con successo, mentre le pale, i generatori e le coperture delle navicelle si riveleranno probabilmente più difficili”, riassume nel dettaglio il rapporto.
È il restante 10%, su cui è, però, necessario intervenire. “Il recupero di materiali critici e di elementi di lega dai generatori e dall’elettronica di potenza, come il nichel, il cobalto e lo zinco – si legge – sarà fondamentale per sviluppare un’economia circolare per i sistemi eolici”. Per questo, spiega il rapporto del dipartimento dell’Energia, servono nuove tecnologie e strategie che possono risolvere le sfide e fornire opzioni di energia pulita più economiche, eque e accessibili alla cittadinanza. Al di là del caso statunitense, si tratta di considerazioni utili per qualsiasi contesto legato all’energia eolica e le esigenze non sono diverse da quelle che può avere una nazione come l’Italia.
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Circolarità nell’energia eolica: quali sono le priorità
Per sostenere la transizione energetica, la ricerca del dipartimento dell’Energia aiuta a capire come materiali, progetti e processi di produzione alternativi possano consentire un disassemblaggio più efficiente, economico e responsabile dal punto di vista ambientale delle tecnologie eoliche e il recupero delle risorse, concentrandosi sulle priorità di ricerca e sviluppo a breve, medio e lungo termine dei sistemi di energia eolica. Il riutilizzo e il riciclo dei componenti e dei materiali dei sistemi eolici dipenderanno da una combinazione di misure, tra cui:
- Miglioramento delle pratiche di raccolta e smistamento dei rottami durante la dismissione a fine vita.
- Localizzazione strategica degli impianti di riciclo.
- Espansione e miglioramento delle infrastrutture di recupero e riciclo.
- Sostituzione di materiali difficili da riciclare e critici con materiali più facilmente separabili e accessibili, miglioramento dei progetti dei componenti e delle tecniche di produzione o sviluppo di componenti di sistema modulari.
- Ottimizzazione delle proprietà dei materiali recuperati per applicazioni di seconda vita.
- Maggiore accesso ai flussi di rifiuti dell’energia eolica e alle attrezzature necessarie per smontare i componenti dei sistemi eolici.
Il riutilizzo e riciclo possono contribuire a mitigare l’impatto dell’energia eolica sul consumo di risorse, compresi i materiali critici, riducendo le vulnerabilità nella catena di approvvigionamento, oltre che aumentare la sostenibilità dell’intero settore. Queste misure – nota il report –, potrebbero avere anche un’effetto positivo di stimolo dell’economia, creando nuove filiere.
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Affrontare il problema delle pale eoliche
I materiali che attualmente non sono riciclabili sono i compositi rinforzati con fibre presenti nelle pale delle turbine eoliche e nelle coperture delle navicelle, nonché i magneti permanenti in terre rare e l’acciaio elettrico presente nei generatori. Per affrontare questa vulnerabilità, sostiene il dipartimento dell’Energia Usa, gli investimenti a breve termine dovrebbero essere indirizzati allo sviluppo di un’infrastruttura di riciclo su larga scala specializzata su pale e magneti permanenti e all’espansione della capacità di produzione nazionale di acciaio elettrico per reintegrare l’acciaio recuperato nel processo produttivo.
“Le strategie a breve termine per la dismissione delle turbine eoliche – si legge nel report – includono la promozione della produzione di pale con resine termoplastiche più facilmente riciclabili e il riutilizzo di queste resine nella produzione di cemento. Le tecnologie di riciclo delle pale a base termoplastica, come la pirolisi e la dissoluzione chimica, potrebbero essere opzioni praticabili a medio e lungo termine. Altre soluzioni a medio e lungo termine includono tecniche ad alto rendimento per la separazione dei composti presenti nell’elettronica di potenza e metodi ibridi per il riciclo dei magneti permanenti”.
Se queste sono soluzioni tecniche, i funzionari del dipartimento sono consapevoli che “le priorità a lungo termine sono legate a una visione più ampia di economia circolare per il settore dell’energia eolica statunitense, che comprende la progettazione per il disassemblaggio, la circolarità (cioè materiali riciclabili, sottocomponenti separabili)”. Più in generale, in linea con la gerarchia dei rifiuti, la strada è prolungare la vita dei parchi eolici, progettando le turbine eoliche, comprese fondazioni e sottostrutture, più affidabili, in modo da aumentare il tempo atteso di funzionamento, che è già passato da una durata media di 15 anni alla fine degli anni Novanta a circa 30 anni nel 2020, ma può ancora migliorare.
Gli aspetti economici da considerare
Oltre che tecnologico, il successo di una filiera del riciclo nel settore dell’eolico dipenderà da una serie di variabili economiche, come la domanda di materiali, le tariffe di smaltimento, le distanze di trasporto e la competitività economica del riciclo dei componenti dell’energia eolica. Il recupero delle resine, ad esempio, rappresenta un elemento chiave per aumentare i margini di profitto del processo, riducendo al contempo il consumo energetico lungo il ciclo di vita e le emissioni di gas serra rispetto alla produzione primaria di resine di origine petrolchimica. L’integrazione delle fibre e delle resine riciclate in applicazioni al di fuori del settore eolico, è essenziale per diminuire ulteriormente l’impatto ambientale e rafforzare la sostenibilità economica dei processi di pirolisi e di riciclo basati su solventi.
Nel breve termine, si legge nel report, “il riciclo magnete-magnete e l’uso della decrepitazione con idrogeno potrebbero contribuire al recupero e al riutilizzo degli elementi critici delle terre rare nei magneti permanenti. L’integrazione di questi metodi con le iniziative dei produttori di apparecchiature originali per la certificazione e il riutilizzo dei magneti usati potrebbe ridurre la vulnerabilità della catena di approvvigionamento statunitense di terre rare nel settore dell’energia eolica, garantendo maggiore stabilità al settore”.
Nel medio periodo, “investimenti mirati potrebbero sostenere lo sviluppo di tecnologie volte ad aumentare l’efficienza e la densità di potenza dei dispositivi elettronici, migliorando al contempo l’affidabilità di componenti chiave come gli inverter, con conseguente riduzione della quantità di rifiuti generati”. Inoltre “l’implementazione di protocolli di test standardizzati per la valutazione delle pale e dei magneti delle turbine eoliche a fine vita, da un lato accrescerebbe la fiducia del settore nel riutilizzo dei materiali recuperati; dall’altrof aciliterebbe la rigenerazione e l’estensione della vita utile di componenti critici, contribuendo così a una maggiore sostenibilità dell’energia eolica”.
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