풍력발전을 더욱 친환경적으로

May 25, 2023

때는 2035년입니다. 기후 재앙에 직면한 세계에서 인간 기업은 빠르게 자라는 풀과 백만 년 된 곰팡이 뿌리로 만든 터빈 블레이드를 사용하는 풍력 발전 단지에서 동력을 얻습니다.

그것은 기후 소설 영화의 한 장면처럼 들릴지 모르지만 UC Davis 기계 및 항공 우주 공학과 교수이자 고분자 복합재 전문가인 Valeria La Saponara는 대나무와 균사체를 사용하여 퇴비가 가능하고 생태학적으로 건전한 풍력 터빈 블레이드를 개발하려는 비전을 가지고 있습니다. , 버섯을 맺는 곰팡이 뿌리 같은 시스템. 공과대학의 차세대 전략 연구 비전의 초기 자금 지원과 연구 초기 단계 뒤에 있는 UC Davis Sustainability의 Green Initiative Fund의 보조금을 통해 La Saponara, 토목 및 환경 공학과의 공동 수석 조사관 Michele Barbato, 고급 복합재 연구, 엔지니어링 및 과학 실험실의 다양한 학생 및 연구원 팀이 캠퍼스에서 프로토타입을 테스트하고 있습니다.

풍력은 캘리포니아와 전 세계에서 가장 빠르게 성장하는 재생 에너지원 중 하나입니다. 이는 2045년까지 캘리포니아의 탄소 중립을 향한 여정의 핵심 부분입니다. 전 세계 풍력 발전의 절반 이상을 차지하는 중국은 2060년 탄소 중립을 목표로 2025년까지 1,300만 가구에 전력을 공급할 수 있는 풍력 발전소를 건설할 계획입니다. 제로 목표.

바람의 역할이 확대된다는 것은 대체로 좋은 소식입니다. 그러나 이러한 핵심 재생 에너지원이 성장함에 따라 매립지로 향하는 기하급수적으로 증가하는 풍력 블레이드 수에 대해 환경적으로 건전한 솔루션이 필요합니다. 풍력 터빈 블레이드는 거대합니다. 2021년 미국의 평균 로터 직경은 418피트이므로 단일 블레이드는 거의 보잉 747의 날개 길이만큼 큽니다. 강풍과 기상 조건에 대한 탄력성을 갖도록 설계된 블레이드는 폐기되거나 교체되기 전까지 약 20년의 수명을 갖습니다. 대부분은 발사 목재 위에 건축된 유리섬유/에폭시 복합 구조를 사용하여 제작되어 안정성과 유연성을 더해줍니다. 재활용 옵션은 매우 제한적이고 비용이 많이 들며 운송으로 인한 추가 탄소 발자국 영향을 초래합니다.

대부분의 풍력 터빈 블레이드는 결국 매립지로 보내집니다. 최근 연구에 따르면 미국에서만 2050년까지 폐기된 블레이드 중 200만 톤 이상이 매립지로 보내질 것으로 예상됩니다. 전 세계적으로 2050년까지 폐기될 것으로 예상되는 모든 블레이드의 질량은 4,300만 톤에 달할 수 있습니다. 발사나무의 사용은 추가적인 생태학적 영향을 미칩니다. 풍력 산업의 급속한 성장으로 인해 에콰도르 아마존 열대우림에 과도한 벌목이 발생하여 이 지역의 원주민 공동체에 무분별한 삼림 벌채와 사회적 피해가 발생했습니다. 일부 제조업체는 PET 플라스틱으로 전환하여 환경에 수백만 톤의 PET 폐기물을 추가했습니다.

La Saponara에게 바람날개 오염은 시급한 문제입니다.

La Saponara는 "우리는 청정 에너지를 원하지만 청정 에너지는 환경을 오염시킬 수 없으며 삼림 벌채를 유발할 수도 없습니다."라고 말했습니다. "우리가 청정 에너지를 사용한다면 아마존 열대우림의 삼림을 벌채하는 것이 아닙니다. 우리는 모두를 위한 좋은 시민이 되고 싶습니다."

La Saponara는 유리섬유와 발사나무 대신 대나무, 균사체, 캘리포니아 센트럴 밸리의 농업 폐기물에서 얻은 바이오매스를 엮어 만든 퇴비화 가능한 풍력 터빈 블레이드를 구상하고 있습니다. 그녀는 자전거 헬멧 안감의 화석 기반 플라스틱에 대한 대안을 찾던 2019년에 처음으로 균사체 작업을 시작했습니다. 균사체는 놀랍도록 다재다능한 물질이며 La Saponara의 연구실에서는 이를 폴리우레탄 및 아크릴과 같은 비분해성 물질에 대한 저탄소 배출, 저독성, 퇴비화 가능한 대안으로 활용할 수 있는 가능성을 연구해 왔습니다.

풍력 터빈 블레이드만큼 크고 복잡한 프로젝트로 확장하는 것은 고도의 협업 그룹이 필요한 다음 단계의 움직임입니다.

La Saponara는 "이 프로젝트는 폭발적으로 증가하고 있습니다"라고 농담했습니다. "이런 디자인을 만들려면 다양한 분야의 작업이 필요합니다."