Des chercheurs recyclent les matériaux des pales d’éoliennes pour fabriquer des plastiques améliorés

Tina Hilding, Collège d’ingénierie et d’architecture Voiland

Une nouvelle méthode de recyclage des pales d’éoliennes sans utiliser de produits chimiques agressifs a permis de récupérer des fibres de verre et des résines très résistantes qui ont permis aux chercheurs de l’université de l’État de Washington de réutiliser ces matériaux pour créer des plastiques plus résistants.

Cette innovation constitue un moyen simple et écologique de recycler les pales d’éoliennes pour créer des produits utiles.

Dans un article publié dans la revue « Ressources, conservation et recyclage », l’équipe de chercheurs a découpé le matériau léger couramment utilisé dans les pales d’éoliennes, appelé polymère renforcé par des fibres de verre (PRFV), en blocs d’environ deux pouces de côté. Ils ont ensuite trempé les flocons dans un bain de sel organique à faible toxicité dans de l’eau surchauffée sous pression pendant environ deux heures afin de décomposer le matériau. Ils ont ensuite réutilisé ses composants pour fabriquer des plastiques plus résistants.

« Cela fonctionne très bien, surtout si l’on considère les conditions douces que nous avons appliquées », a commenté Cheng Hao, ancien étudiant diplômé de l’École d’ingénierie mécanique et des matériaux et coauteur de l’article. « Le solvant est un solvant vert et la température est acceptable pour cet objectif. »

Le matériau GFRP est traditionnellement très difficile à recycler. Alors que les thermoplastiques, le type de plastique utilisé dans les bouteilles de lait, peuvent être fondus et facilement réutilisés, les composites à base de fibres de verre sont généralement fabriqués à partir de thermodurcissables. Ces types de composites sont durcis et ne peuvent pas être facilement défaits et ramenés à leurs matériaux d’origine. La première génération d’éoliennes modernes fabriquées à partir de matériaux composites dans les années 1990 arrive aujourd’hui à la fin de sa durée de vie, ce qui pose un problème de taille en matière d’élimination. Le matériau renforcé de fibres de verre représente environ deux tiers du poids total d’une pale d’éolienne. En outre, lors de la fabrication des pales, environ 15 % du matériau est également gaspillé.

« Avec l’essor de l’énergie éolienne, il devient de plus en plus urgent de recycler et de réutiliser les déchets des éoliennes », a dit Jinwen Zhang, auteur correspondant et professeur à l’École d’ingénierie mécanique et des matériaux. « Cette méthode de recyclage est évolutive, rentable et respectueuse de l’environnement, et constitue une solution durable pour la réutilisation de grandes quantités de déchets renforcés de fibres de verre. »

Dans leur travail, les chercheurs ont trempé le matériau de la lame dans une solution douce d’acétate de zinc, qui est utilisé dans les médicaments, comme les pastilles pour la gorge et les additifs alimentaires. La solution douce a permis aux chercheurs de récupérer des fibres de verre et des résines en bon état qu’ils ont ensuite ajoutées directement à des thermoplastiques pour produire des matériaux composites solides contenant jusqu’à 70 % de fibres de verre recyclées. En outre, les chercheurs ont pu récupérer et réutiliser la majeure partie de la solution d’acétate de zinc catalytique par simple filtration.

« La facilité de récupération du catalyseur améliore la durabilité globale et la rentabilité de la méthode », a ajouté M. Zhang, qui mène des recherches au sein du Centre d’ingénierie et de matériaux composites.

Lorsque les chercheurs ont ajouté le matériau recyclé au plastique de nylon et l’ont testé, ils ont constaté que les fibres supplémentaires rendaient le nylon plus de trois fois plus résistant et plus de huit fois plus rigide. Ils ont également constaté que le matériau GFRP recyclé pouvait renforcer d’autres plastiques, tels que le polypropylène et le type de plastique utilisé dans les bidons de lait et les bouteilles de shampoing.

« Pour ce travail, nous n’avons pas eu besoin de rompre complètement toutes les liaisons et de pousser la réaction à son terme », explique Baoming Zhao, coauteur et professeur assistant de recherche au Centre d’ingénierie et de matériaux composites, « Tant que nous pouvons rompre le réseau réticulé en plus petits morceaux, et qu’ils peuvent être traités par fusion, nous pouvons les composer avec du nylon et obtenir un nouveau composite. Nous ne séparons pas la résine de la fibre – nous mélangeons simplement le tout au nylon et obtenons un nouveau composite ».

Légende illustration : À gauche : déchets de pales d’éoliennes ; au milieu : polymère renforcé de fibres de verre (PRV) traité et séché ; à droite : plastique moulé par injection contenant 70 % de PRV recyclé (photo de WSU).

Article : « Mild chemical recycling of waste wind turbine blade for direct reuse in production of thermoplastic composites with enhanced performance » – DOI : 10.1016/j.resconrec.2025.108159