در سال 2022، دانشمندان یک ماده توربین بادی را کشف کردند که می تواند به مواد تشکیل دهنده خرس صمغی بازیافت شود. چهار سال بعد، این ایده کجا رفت؟

در آگوست 2022، جان دورگان، استاد مهندسی شیمی و علم مواد در دانشگاه ایالتی میشیگان، در نشست ملی پاییز انجمن شیمی آمریکا در شیکاگو در مقابل همکارانش ایستاد و خرس صمغی ساخته شده از تیغه توربین بادی را خورد. این ارائه با عنوان “رزین های کامپوزیتی برای اقتصاد دایره ای: از توربین های بادی تا خرس های صمغی و فراتر از آن”، یک سخنرانی کنفرانسی بود که توسط یک بیانیه مطبوعاتی دانشگاه پشتیبانی می شد، نه یک نشریه معتبر در مجله – و مطبوعات علمی را برای روزها منفجر کرد. ساینتیفیک امریکن، ساینس دیلی و ده ها نشریه نسخه های مشابهی را منتشر کردند: یک شیمیدان در میشیگان راهی برای حل یک جت باد و تبدیل مقداری از آن به آب نبات پیدا کرده بود.

پیش فرض محکم بود، حتی اگر قاب خرس صمغی سرفصل های بهتری نسبت به درس های شیمی داشت. تیغه های باد به گونه ای ساخته شده اند که چندین دهه در برابر هوا مقاومت کنند، به این معنی که الیاف شیشه داخل با یک اپوکسی ترموست متصل می شوند – رزینی که پس از پخت، نمی توان آن را ذوب، حل کرد یا دوباره قالب بندی کرد. این پایداری یک مزیت طراحی در سرویس و یک مشکل دفع پس از آن است. تیم Dorgan چیزی مشابه ساختاری اما از نظر شیمیایی متفاوت ساخت: رزینی که می‌توان به عمد پس از پایان عمر کاری تیغه آن را جدا کرد.

آنچه که ماده اصلی در واقع انجام داد

رزین MSU الیاف شیشه را با یک پلیمر مشتق شده از گیاه، پلی لاکتید (PLA)، محلول در یک مونومر مصنوعی، متیل متاکریلات (MMA) ترکیب می کند. در خلاء، این مخلوط شربتی الیاف را آغشته می کند و سپس به صفحات کامپوزیت سفت و سخت تبدیل می شود – یک لایه لایه فایبرگلاس ساختاری، اما از نظر شیمیایی به جای ترموست، ترموپلاستیک است. تفاوت در کل نکته است: ترموپلاستیک می تواند دوباره در مواد اولیه خود حل شود، در حالی که ترموست نمی تواند.

در پایان عمر، فرآیند تیم از هضم قلیایی برای جداسازی رزین سخت شده به جریان های جداگانه استفاده می کند. الیاف شیشه برای استفاده مکرر در قطعات کامپوزیتی جدید دست نخورده بیرون آمدند. بخش پلیمری به پلی (متیل متاکریلات) یا PMMA – اکریلیک مورد استفاده در چراغ‌های عقب خودرو و پنجره‌ها – و پلی (متاکریلیک اسید)، یک پلیمر سوپرجاذب که در پر کردن پوشک استفاده می‌شود، تقسیم می‌شود. برخی از اجزای گیاه بیشتر به لاکتات پتاسیم تجزیه می‌شود، ترکیبی که قبلاً به‌عنوان نگهدارنده و طعم‌دهنده مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گرفت، که این تیم به شکل آب‌نبات‌های صمغی معروف و به‌طور جداگانه، یک سینک حمام ساخته شده از سنگ پرورش داده شده است. دورگان آدامس را خودش روی صحنه خورد، تا نشان دهد که محصولات نهایی این ماده واقعاً ایمن برای غذا هستند – یک قدم فراتر از غیر سمی بودن.

این تحقیق توسط بنیاد دیوید ال و دنیس ام. لامپ تامین شده است، که همچنین کمک مالی به صندلی ریاست Dorgan در MSU می کند. به نظر نمی رسد از آن زمان به بعد به عنوان یک مقاله بررسی شده منتشر شده باشد – جستجو در پایگاه های اطلاعاتی دانشگاهی و انتشارات و سوابق ثبت اختراع خود دورگان هیچ مقاله ژورنالی مربوط به رزین تیغه باد را نشان نمی دهد و پتنت های فهرست شده او سایر مواد تجدیدپذیر زیستی را پوشش می دهد – ترکیبات لیگنین، پلی آمیدهای تجدیدپذیر زیستی، پلی آمیدهای قابل تجزیه زیستی، پلیمرهای تجزیه پذیر شیشه ای MA/PLA خاص. کامپوزیت پوشش در سال 2022 کاملاً بر اساس ارائه کنفرانس و مواد مطبوعاتی همراه است. هیچ مطالعه استنادی دنبال نشد.

اخطارها از همان ابتدا در اتاق بود

نظرات خود دورگان در جلسه 2022 نسخه های مرتب داستانی را که از آن زمان منتشر شده تضعیف می کند. او به خبرنگاران گفت که رزین زیستی هنوز نمی تواند در حجم مورد نیاز صنعت بادی تولید شود – تولید جهانی باله در مقیاسی عمل می کند که زنجیره های تامین PLA مبتنی بر گیاه برای آن ساخته نشده اند. او همچنین خاطرنشان کرد که هزینه مواد بازیافتی در وهله اول باید بیشتر از هزینه دفع تیغه باشد، یک آستانه اقتصادی که تحقیقات در مورد مواد قابل بازیافت به طور معمول، حتی زمانی که شیمی کار می کند، از بین نمی رود. و نیمی به شوخی و نیمی جدی مطرح کرد که آیا مردم واقعاً دوست دارند آب نباتی بخورند که زمانی بخشی از تیغه توربین بوده است، مهم نیست که لاکتات پتاسیم چقدر برای غذا ایمن باشد. معلوم شد که این سه صلاحیت – عرضه، اقتصاد و اشتهای عمومی – بیشتر اتفاقات را پیش‌بینی می‌کردند اما بعداً اتفاق نیفتاد.

جست‌وجوی آنچه پس از سال 2022 اتفاق افتاد

چهار سال بعد، دنباله رزین خاص دورگان آرام است. هیچ نسخه بعدی MSU، هیچ به روز رسانی مطبوعاتی تجاری، هیچ قرارداد مجوز اعلام شده، شرکت جداگانه یا نصب آزمایشی مرتبط با این مواد وجود ندارد. جستجوهایی که در سال‌های 2023، 2024، 2025 و 2026 مربوط به بازیافت تیغه‌های باد را پوشش می‌دهند – از جمله مرورهای دقیق صنعت – به هیچ وجه به پروژه MSU اشاره نمی‌کنند. یک مقاله در دسامبر 2023 در مجله Future Power Technology و یک مقاله مرتبط با Power Technology در مورد “صنعت دایره ای” رویکرد دورگان را به عنوان یکی از ایده های رقیب در میان چندین ایده، بدون گزارش پیشرفت فراتر از نمایش اولیه ذکر می کند. نه قطعه و نه چیزی که پس از آن یافت شد، مقیاس، شریک شرکتی یا جدول زمانی را توصیف نمی کند.

این غیبت به خودی خود آموزنده است. نمایش مطالب علمی و علم پوشش مطبوعاتی را ایجاد می کند که با مرحله توسعه آنها نامتناسب است – نتیجه آزمایشگاه و محصول ارسالی در تیتر یکسان به نظر می رسد – و تفاوت بین این دو معمولاً در جایی است که داستانی مانند این خاموش می شود بدون اینکه کسی آن را شکست خورده اعلام کند. این گزارش نگفت که زمین MSU رها، تکذیب یا به تعویق افتاده است. همچنین گفته نمی شود که تا اثبات مفهوم پیش رفته باشد. وضعیت صادقانه سوابق این است که یک کنفرانس متقاعد کننده به طور گسترده گزارش شد، سپس به سادگی توسط مطبوعات تجاری یا علمی پیگیری نشد، یک نتیجه متفاوت و رایج تر از “تجاری سازی” یا “تعریف هویت”.

در همین حال، صنعت همان مشکل را به روش دیگری حل کرد

مشکل ضایعات صنعت بادی منتظر شیمی MSU نبود. چندین شرکت رویکردهای موازی را دنبال کرده‌اند و برخلاف رزین دورگان، دارای ردپای تجاری عمومی هستند. پروژه ZEBRA (تحقیق تیغه ضایعات صفر) Arkema، که در سال 2020 راه اندازی شد، یک تیغه اولیه 62 متری کاملاً قابل بازیافت را با استفاده از یک سیستم رزین گرمانرم متفاوت تا مارس 2022 تکمیل کرد – به کلاس شیمی مشابه کار Dorgan، اما با یک تیغه نمونه واقعی به جای نمونه اولیه.

زیمنس گیمسا راه سومی را در پیش گرفت: به جای تغییر به ترموپلاستیک، لایه ترموست اپوکسی را حفظ کرد و تیغه قابل بازیافت را با مواد پیشرفته Aditya Birla توسعه داد، با استفاده از رزین اپوکسی به نام Recyclamine که حاوی سخت‌کننده‌ای است که پس از استفاده از نظر شیمیایی بریده می‌شود. این تیغه در جولای 2022 وارد خدمات دریایی در مزرعه بادی Kaskasi RWE در آلمان شد و در اواخر همان سال برای پروژه‌های خشکی توسعه یافت. تا سال 2025، صنعت تقریباً 100 واحد RecyclableBlade را در خدمت ردیابی می کند، با تامین کننده مواد Swancor اکنون برای عرضه بزرگتر شریک شده و رزین خود EzCiclo قرار است در سال 2026 عرضه توربین های Siemens Gamesa را آغاز کند.

رویکرد چهارم به جای تیغه هایی که هنوز ساخته نشده اند، تیغه هایی را که قبلاً نصب شده اند، هدف قرار می دهد. وستاس با همکاری دانشگاه آرهوس، مؤسسه فناوری دانمارکی، تولیدکننده رزین اپوکسی Olin و بازیافت Stena Recycling در پروژه ای به نام CETEC، در فوریه 2023 یک فرآیند شیمیایی را اعلام کرد که می تواند تیغه های اپوکسی موجود، از قبل سخت شده را به مواد اولیه تجزیه کند – دقیقاً به این دلیل که ناوگان قدیمی را پردازش می کند، بدون نیاز به خاکریزی مجدد در آینده. وستاس این فناوری را آماده صنعتی شدن توصیف کرد، اما هنوز نیاز به مقیاس بندی قبل از استقرار گسترده دارد.

مشکل زباله ای که قرار بود خرس های صمغی حل کنند هنوز در حال افزایش است

چیزی که از سال 2022 تغییر نکرده است، فوریت اساسی است. افزایش ظرفیت باد همچنان از راه حل های پایان عمر پیشی می گیرد: شرکت تحقیقاتی IDTechEx پیش بینی می کند که ضایعات انباشته باله های جهانی تا سال 2046 به بیش از 14 میلیون تن برسد و تنها در سال 2024 بیش از 117 گیگاوات ظرفیت بادی جدید اضافه شود و به خط لوله باله ها اضافه شود که در نهایت نیاز به دفع خواهند داشت. امروزه بیشتر تیغه های منسوخ شده هنوز در محل دفن زباله یا به صورت مکانیکی به صورت پرکننده برای تولید سیمان بریده می شوند، استفاده ای که مقداری ارزش را بازیابی می کند اما به جای بازسازی، فیبر و رزین را از بین می برد.

اروپا به جای اینکه منتظر بماند تا بازار آن را حل کند، شروع به تحمیل مشکل کرد. WindEurope گزارش می دهد که منطقه در حال حاضر حدود 20000 تن زباله تیغه در سال تولید می کند که انتظار می رود این میزان تا سال 2030 به 55000 تن در سال برسد و صنعت بادی اروپا ممنوعیت خود تحمیلی را برای دفن پره ها در محل دفن زباله ها اتخاذ کرده است که از 1 ژانویه 2026 لازم الاجرا شده است. پروژه‌های سبک CETEC – که سخت‌افزار نصب کرده‌اند و شرکای تجاری را نام‌گذاری کرده‌اند – بیش از هر علاقه‌ای که به نمایش آزمایشگاهی MSU برای این ماده انجام داده است.

قاب خرس صمغی داستان 2022 را به طرز غیرمعمولی به یاد ماندنی کرد. به یاد ماندنی و پیامد دو چیز متفاوت بود. شیمی پشت آن واقعی بود، به اندازه کافی با دقت مورد بررسی قرار گرفت تا از بررسی دقیق روزنامه نگاران علمی که در آن زمان با کارشناسان خارجی بررسی می کردند، باقی بماند، و به درستی مسیر واکنش موجود را از یک کامپوزیت سخت شده به یک ترکیب درجه غذایی شناسایی کرد. چیزی که او در آن زمان یا ظاهراً از آن زمان تاکنون نداشت، مسیری از میان سه مانعی بود که دورگان نام برد: عرضه ناکافی پلاستیک زیستی برای پاسخگویی به تقاضای توربین در مقیاس، هیچ مورد روشنی مبنی بر اینکه ارزش مواد بازیافتی بیشتر از هزینه های دفن زباله باشد، و یک سوال باز در مورد اینکه آیا عموم مردم آب نباتی را می خواهند که تاریخچه آن شامل پره توربین باشد یا خیر. این ایده به طور مشهودی شکست نخورد. به نظر می‌رسد که به سادگی از همان جایی که شروع شده است باقی مانده است، در حالی که تعداد انگشت شماری از رویکردهای مالی مختلف – با نمونه‌های اولیه در مقیاس مزرعه بادی، شرکای صنعتی نام‌گذاری شده و اکنون یک ضرب‌الاجل قانونی پشت سر آنها – وارد شکاف شده‌اند.