Tuulikulabad võivad lõpetada kasvõi laste mänguväljakul

Taastuvenergeetika-lahenduste jalajälg sõltub suuresti sellest, mis saab neist pärast ametliku kasutusaja lõppu. Kui päikesepaneelidega on lugu juba päris hea, siis tuulikutükkidele tuleb leida loovamaid rakendusi, osutab Tartu Ülikooli keemia instituudi teadur Meelis Härmas. Loe ja kuula artiklit Novaatorist.

Taastuvelektrit toodetakse Eestis peamiselt tuule ja päikese abil. Selleks kasutatakse päikesepaneele ja tuulegeneraatoreid, mida on üleminekul puhtamale energiale vaja üha enam. Kuid mis saab neist seadmetest siis, kui nende eluiga on lõppenud? Kas tuulikud ja paneelid tuleb maha matta või on lahendusi teisigi?

Päikesepaneelidega on lugu hea

Päikesepaneelid on kirju koostisega, kuid üpris organiseeritud ülesehitusega. Kaks kolmandikku päikesepaneeli massist moodustab ultraläbipaistev klaas. Mehaanilise tugevuse saavutamiseks on kasutatud kergemat metalli, näiteks alumiiniumist tehtud raami. Kolmas peamine komponent on pooljuhtelement, mis kaalub vaid paar protsenti tervest paneelist.

Pooljuhina on varem kasutatud peamiselt ränipõhist elementi. Räni on laialt levinud materjal ja seda leidub näiteks liivakõrbetes. Viimastel aastatel on nende tootmises toimunud revolutsioon ja näiteks 2023. aasta mudelites on ränikihti alles jäänud väga vähe. Jutt käib umbes 150 mikromeetrist, mis on umbes keskmise juuksekarva paksune. Lisaks on seal vähesel määral muid aineid, näiteks polümeerseid liimikihte.

Päikesepaneel on juba praegu ligikaudu 95 protsendi ulatuses ringlussevõetav. Tegelikkuses keskendutakse praegusel ajal aga pigem madalamal rippuvate õunte noppimisele.

Igal komponendil on erinev töötlemisprotsess. Alumiiniumit ja klaasi on lihtne eraldada ja peaaegu samal kujul uuesti kasutada. Seevastu päikesepaneeli töötavat materjali, mis on sageli väga õhuke, on keerulisem eraldada ja taaskasutada.

Selleks, et eraldada erinevaid polümeere ja materjale puhtal kujul, on vaja väga täpset tehnoloogiat, mis on keeruline ja kallis. Isegi kui eraldamine õnnestub, võivad materjalid sisaldada ebapuhtusi, mis vähendavad nende kvaliteeti, tõhusust ja turuväärtust. Seetõttu on räni kasutusest loobutud, kuna päikesepaneelides kasutatav räni peab olema väga puhas, mistõttu ei saa seda uutes päikesepaneelides kasutada. Polümeeride segunemine võib mõjutada päikesepaneelide eluiga ja tõhusust.  

Innovatsiooni luuakse selles valdkonnas piltlikult öeldes iga päev. Euroopa Liiduski on loodud selleks spetsiaalsed programmid, et tõhustada päikesepaneelide ringlussevõttu ja suunata tulevikus veelgi suurem osa materjalidest taaskasutusse.  

Tuulikute taaskasutus on innovatsiooniteel

Tuulikulabad on kihilised nagu sibulad. Peamiselt mängivad neis rolli polümeerid ja klaasfiiberkihid, mis on vaikudega kokku liimitud. Õhukesed kihid liimitakse kokku, et luua tugev konstruktsioon. See peab vastu pidama suurele tuule survele ja painutavale jõule, mitte ainult päevi või nädalaid, vaid kümneid aastaid. Seega on materjalide vastupidavus väga oluline.

Klaaskuid on üks parimaid materjale tänu oma paindetugevusele. Viimastel aastatel on mõeldud juurde ka teisi lisandeid, näiteks grafeeni, mida peetakse väga tugevaks ja painduvaks materjaliks. Samuti on katsetatud isetervenevaid polümeere, mis suudavad ise oma mikropragusid parandada.  

Eestis on tuulepargid veel suhteliselt uus nähtus, mistõttu meil ei ole veel tekkinud suurt probleemi, mida tuulikutega peale hakata, kui me neid enam ei kasuta. Praegu on see mure pigem riikides, kus tuuleenergiat on juba ammu arendatud. Siingi on insenerid ja keemikud aga aktiivsed innovaatorid.

Üha rohkem ettevõtteid tegeleb tuulikumaterjalide taaskasutamisega, kuid hetkel veel ühte üleilmset liidrit selles valdkonnas pole. Tuulikulabade transportimine ja töötlemine on keeruline, kuna need on suured ja rasked. Parim lähenemine on need esmalt kohapeal väiksemateks tükkideks lõigata ja seejärel vaadata, mida on materjaliga mõistlik edasi teha.  

Üks võimalus on kasutada neid materjale näiteks linnamööbli, mänguväljakute või välijõusaalide atribuutika tootmiseks. Kuna tuulikute materjal on erakordselt vastupidav ilmastikuoludele, on sellel taaskasutamiseks palju võimalusi. Need võivad oma konstruktsiooni hoida veel kümneid aastaid, kuigi need ei pruugi enam sobida kasutuseks tuuliku karmides töötingimustes. See on ka praegusajal kõige mõistlikum lahendus, sest vanemad tuulikud on tehtud komposiitmaterjalidest, mida mõnel juhul ei saagi ringlusse võtta. 

Teine võimalus on tuulikuid mehaaniliselt ja keemiliselt ümber töödelda. Tuulikulabade purustamise käigus eraldatakse klaaskiud ja peenfraktsioon, mida saab kasutada komposiitse täiteainena. Nii saab tuulikulabadest näiteks klaaskiudpelleteid ja tsemenditootmiseks vajalikku materjali.  

Loomulikult saab ka tuulikute polümeere eraldada neid keemiliselt lahustades, kuid protsessi energiakulu on väga suur. Neid polümeere on võimalik kasutada erinevates toodetes, näiteks isolatsioonimaterjalides või saapataldades, kuid praegu ei ole see veel majanduslikult ja keskkonna vaates mõistlik.

Keemikuna võin öelda, et ka nõela on võimalik heinakuhjast 100-protsendise kindlusega eralda, kuid küsimus on, kui lihtne ja energiasäästlikuid lahendusi selleks kasutada. Tuleb kaaluda, kas protsess on keskkonnasõbralikum ja kas see tasub end ära.

Mida toob tulevik?

Eestis ei ole veel suurt materjalivoogu, sest siinsed tuulepargid on veel väga uued. Sellegipoolest rakendatakse maailmas tuulikulabadest saadud materjali üsnagi mitmeotstarbeliselt.

USA ettevõte Carbon Rivers teeb tuulikumaterjalist saadud materjalidest näiteks termoplastilisi graanuleid, mittesulavaid matte, 3D printimise vahendeid ja muid tooteid, mida muu hulgas kasutatakse auto- ja meretehnika toomises ning ehituses. Saksamaa ettevõte Neocomp kasutab samuti klaaskiude ehitusmaterjalide ja tsemendi tootmisel. Prantsusmaa ettevõte Veolia töötleb komposiitmaterjale ümber betooni täitematerjaliks, mida kasutab teedeehituses.

Tuulikud ja päikesepaneelid on süsinikujalajälje vähendamisel väga tõhusad. Võrreldes näiteks söe- või põlevkivielektrijaamadega, on nende süsinikujalajälg elutsükli jooksul umbes 50 korda väiksem. Päikesepaneelid suudavad päikeselistes kohtades nagu Sitsiilias või Hispaanias, esimese aasta jooksul tagasi teenida selle energia, mis nende tootmisse pandi. Kuigi tootmisprotsessis kasutatakse palju energiat, eriti räni töötlemiseks, on päikesepaneelid oma elutsükli jooksul siiski väga tõhusad.

Mis aga veelgi olulisem – tuulikute tootmise tehnoloogia paraneb samuti peadpööritaval kiirusel. Näiteks on kaks juhtivat tuulikute tootjat Siemens ja Vestas öelnud, et nende eesmärk on aastaks 2040 lasta turule ainult nullemissiooniga tuulikuid. Mõlemad ettevõtted panustavad sellesse, et nende tuulegeneraatori tiivikud oleksid keemilise töötlemisega 100 protsenti taaskasutatavad.  

Riigid ise on samuti loonud tingimusi, et kasutusea lõpus olevaid tuulikuid ei saaks lihtsalt maha matta. Saksamaa näitas eeskuju juba 2005. aastal, mil keelas tuulikukomponentide ladestamise. Praeguseks on see keelatud ka Austrias, Soomes ja Hollandis ning paljud riigid on teel samas suunas. Seega võime näha peagi nutikaid lahendusi üle kogu Euroopa, millest võtta eeskuju, kui ka Eestis ühel päeval tuulikuid üle jääb.