Windräder sind so konstruiert, dass ihre Flügel harten Umweltbedingungen trotzen können, von intensiver UV-Strahlung über Windböen und Gewitter bis hin zu extrem hohen oder niedrigen Temperaturen. Doch diese Beständigkeit wird am Ende ihrer Lebensdauer zum Problem. „Die meisten Rotorblätter enthalten Glasfasern, die in vernetzte Harze eingebettet sind und sich nur schwer trennen und recyceln lassen“, erklärt ein Team um Hao Bi von der Tsinghua Universität in Peking. „Viele bestehende Verfahren erfordern einen erheblichen Energieaufwand oder chemische Lösungsmittel und liefern oft Materialien von geringem Wert.“
Wertvolle Recyclingprodukte
Bi und sein Team haben nun eine Methode erprobt, die dieses Problem lösen könnte: Sie zermahlten ausgediente Windradflügel zu einem feinen Pulver, versetzten sie mit Ruß, um die Leitfähigkeit zu erhöhen, und erhitzten das Gemisch dann in einem Verfahren namens Flash Joule Heating durch einen kurzen, heftigen Stromstoß in Sekundenschnelle auf rund 2000 Grad Celsius. Bei dieser Temperatur reagiert der Kohlenstoff aus den Harzen mit dem Siliziumdioxid aus den Glasfasern und bildet Siliziumkarbid sowie Graphen.
Siliziumkarbid ist ein extrem hartes, hitzebeständiges Material, das unter anderem im Bausektor zum Einsatz kommt. Als Beimischung in Epoxidharzen oder Beton schützt es diese vor Verschleiß und erhöht ihre Widerstandskraft. Graphen wiederum ist für seine Stabilität sowie seine Wärme- und Stromleitfähigkeit bekannt. „Anstatt die ursprünglichen Fasern und das Harz voneinander zu trennen, nutzt der Prozess deren kombinierte Zusammensetzung zur Herstellung eines multifunktionalen Additivs“, erläutert das Forschungsteam.
Zusatzstoff für neue Windradflügel
In weiteren Versuchen testeten Bi und seine Kollegen eine mögliche Verwendung für das Siliziumkarbid-Graphen-Gemisch: Sie nutzten kleine Mengen davon als Zusatzstoff für Harze, wie sie unter anderem in neuen Windradflügeln zum Einsatz kommen. „Das verbesserte deren mechanische und thermische Eigenschaften“, berichtet Bis Kollege Bing Deng.
Bereits 0,3 Gewichtsprozent der zurückgewonnenen Materialien machten das Harz steifer und fester und verbesserten seine Verformungsbeständigkeit bei Zugbelastung und Biegung. Zudem erhöhten sie seine Wärmeleitfähigkeit, sodass sich Wärme gleichmäßiger im Material verteilt. „Das deutet auf ein Potenzial zur Verlängerung der Lebensdauer der Rotorblätter hin“, erklären die Forschenden.
Nachhaltige und wirtschaftliche Alternative
Bislang halten alte Rotorblätter etwa 20 Jahre und landen danach oft ungenutzt auf Deponien. Alternativ werden die Glasfasern und Harze mithilfe chemischer Lösungsmittel voneinander getrennt oder bei hohen Temperaturen pyrolytisch in Öl und Gas zerlegt. Diese Verfahren sind allerdings teuer und kosten viel Energie. Hier könnte das Flash Joule Heating entscheidende Vorteile bieten: „Bei herkömmlichen Recyclingverfahren muss man Geld ausgeben, um den Abfall zu verarbeiten. Unser Verfahren könnte jedoch tatsächlich einen Gewinn von etwa 80 US-Dollar pro Tonne einbringen, da das zurückgewonnene Siliziumkarbid und Graphen wertvoll sind“, sagt Bi.
Zudem ließen sich den Berechnungen der Forschenden zufolge im Vergleich zur Pyrolyse bzw. zur chemischen Auflösung 83 Prozent bzw. 92 Prozent der Treibhausgasemissionen einsparen. Damit könnte die neue Methode eine wirtschaftliche und nachhaltige Möglichkeit zum Recycling alter Windradflügel bieten. Auch wenn die Forschenden das Verfahren bislang nur mit wenigen Gramm Material im Labormaßstab getestet haben, sind sie zuversichtlich, dass es sich auch in größerem Maßstab umsetzen lässt. In den USA kommt Flash Joule Heating bereits in industriell zum Einsatz, um wertvolle Metalle aus Elektroschrott zurückzugewinnen.
Quelle: Hao Bi (Tsinghua University, Peking, China) et al., Chem Circularity, doi: 10.1016/j.checir.2026.100201
