Rendere l’energia eolica ancora più green

May 25, 2023

È l’anno 2035. In un mondo che si trova ad affrontare una catastrofe climatica, l’impresa umana è alimentata da campi di parchi eolici, con pale di turbine realizzate con erbe a crescita rapida e radici di un fungo vecchio di milioni di anni.

Potrebbe sembrare la scena di un film di fantascienza sul clima, ma l'esperta di compositi polimerici Valeria La Saponara, professoressa presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale della UC Davis, ha la visione di sviluppare pale per turbine eoliche compostabili ed ecologicamente valide da bambù e micelio , il sistema radicale fungino che porta i funghi. Con il finanziamento iniziale della visione di ricerca strategica Next Level del College of Engineering e una sovvenzione del The Green Initiative Fund della UC Davis Sustainability dietro la fase iniziale della ricerca, La Saponara, co-investigatore principale Michele Barbato presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, e un team eterogeneo di studenti e ricercatori del laboratorio di ricerca, ingegneria e scienza sui compositi avanzati sta testando un prototipo nel campus.

Il vento è una delle fonti di energia rinnovabile in più rapida crescita in California e in tutto il mondo. Si tratta di una parte fondamentale del percorso della California verso la neutralità carbonica entro il 2045. La Cina, che rappresenta oltre la metà dell’energia eolica globale, sta progettando di costruire un parco eolico che potrebbe alimentare 13 milioni di case entro il 2025 mentre si avvicina al suo obiettivo del 2060. obiettivo zero.

Il ruolo crescente del vento è in gran parte una buona notizia. Ma man mano che questa fonte chiave di energia rinnovabile cresce, è necessaria una soluzione rispettosa dell’ambiente per il numero in crescita esponenziale di pale eoliche destinate alle discariche. Le pale delle turbine eoliche sono enormi: il diametro medio del rotore negli Stati Uniti nel 2021 era di 418 piedi, quindi una singola pala è grande quasi quanto l’apertura alare di un Boeing 747. Progettate per resistere ai forti venti e alle condizioni meteorologiche, le pale hanno una durata di circa 20 anni prima di essere ritirate o sostituite. La maggior parte sono costruiti utilizzando una struttura composita di fibra di vetro/resina epossidica costruita sopra legno di balsa, che aggiunge stabilità e flessibilità. Le opzioni di riciclaggio sono molto limitate, costose e comportano ulteriori impatti sull’impronta di carbonio dei trasporti.

La maggior parte delle pale delle turbine eoliche finisce nelle discariche. Secondo un recente studio, solo negli Stati Uniti, si prevede che più di 2 milioni di tonnellate di lame dismesse verranno inviate in discarica entro il 2050; a livello globale, la massa di tutte le pale che dovrebbero essere ritirate entro il 2050 potrebbe raggiungere i 43 milioni di tonnellate. L'uso del legno di balsa rappresenta un ulteriore, devastante impatto ecologico. La rapida crescita del settore dell’energia eolica ha causato un eccessivo sfruttamento della foresta pluviale amazzonica ecuadoriana, con conseguente deforestazione incontrollata e danni sociali alle comunità indigene della regione. Alcuni produttori stanno passando alla plastica PET, aggiungendosi ai milioni di tonnellate di rifiuti PET presenti nell’ambiente.

Per La Saponara l’inquinamento da pale eoliche è un problema urgente.

"Vogliamo avere energia pulita, ma l'energia pulita non può inquinare l'ambiente e non può causare la deforestazione", ha detto La Saponara. "Se stiamo producendo energia pulita, non è per deforestare la foresta amazzonica. Vogliamo essere buoni cittadini per tutti."

La Saponara immagina una pala di turbina eolica compostabile costruita con bambù intrecciato, micelio e biomassa proveniente dai rifiuti agricoli della Central Valley della California al posto di fibra di vetro e legno di balsa. Ha iniziato a lavorare con il micelio nel 2019, quando cercava un’alternativa alla plastica a base fossile delle fodere dei caschi da bicicletta. Il micelio è una sostanza sorprendentemente versatile e il laboratorio di La Saponara ha studiato le possibilità di sfruttarlo come alternativa compostabile a basse emissioni di carbonio, a bassa tossicità ai materiali non degradabili come il poliuretano e l'acrilico.

Passare a un progetto grande e complesso come le pale di una turbina eolica è una mossa di livello successivo che coinvolge un gruppo altamente collaborativo.

"Il progetto sta prendendo piede", scherza La Saponara. "La creazione di questo design richiede il lavoro di più discipline."