Sebastian Maks
14 december 2023, 14:45

Biobased windmolen-lijm uit Amerika is niet alleen duurzaam, maar ook robuust

Amerikaanse onderzoekers hebben een lijm voor windmolens ontwikkeld die gemaakt wordt met biobased materialen. De lijm is duurzaam, sterk en zou het recycleproces van wieken eenvoudiger maken.

20231208 recyclable plant based material fullwidth Amerikaanse onderzoekers testen de biobased windmolen-lijm uit op een testwiek. | Credits: NREL

Omdat het aantal windturbines wereldwijd rap toeneemt, wordt het ook steeds belangrijker om na te denken over wat er moet gebeuren met windmolens die het einde van hun levensduur hebben bereikt. De torens zijn voornamelijk van staal gemaakt en kunnen relatief eenvoudig worden gerecycled. Maar voor de wieken geldt dat niet, aangezien die gemaakt zijn van een samenstelling van vezels en lijm die moeilijk uit elkaar te halen is. Daarnaast wordt de lijm veelal geproduceerd met niet-hernieuwbare chemicaliën en kost het veel energie om die te maken. En dat terwijl de jaarlijkse hoeveelheid afgeschreven windmolenwieken verwacht wordt te verdubbelen tussen 2025 en 2030, naar 50.000 ton.

PECAN

Bij het National Renewable Energy Laboratory (NREL) in de Amerikaanse staat Colorado hebben onderzoekers daarom een variant van windmolenlijm ontwikkeld, die gemaakt is van biobased chemicaliën en die makkelijk te recyclen is. Ze hebben het product de naam ‘PECAN’ gegeven, wat staat voor Polyester Covalently Adaptable Network. De lijm wordt gemaakt van natuurlijke materialen die eenvoudig kunnen worden verkregen uit bio-afval, zoals de zoetstof sorbitol. Volgens de onderzoekers van NREL heeft hun vondst enkele grote voordelen.

Allereerst zijn er voor hun lijm geen niet-hernieuwbare componenten nodig, zoals dat bij conventionele windmolenlijm wel het geval is. Ook zou er minder energie nodig zijn om de lijm te ontwikkelen. Volgens de onderzoekers leidt dat tot een broeikasgasreductie van 40 procent en is er 30 procent minder energie nodig.

Recycling

Daarnaast leent het spul zich goed voor hergebruik. Windmolenontwikkelaars kunnen de lijm ‘depolymeriseren’ (polymeren ontbinden tot monomeren), zonder daarbij veel energie te gebruiken of vervelende chemicaliën te hoeven inzetten. “Dit betekent dat windmolenbladen die gemaakt zijn met PECAN-hars gerecycled kunnen worden op de locatie waar het windmolenpark buiten bedrijf wordt gesteld, waardoor de transportemissies van de bladen geminimaliseerd kunnen worden en de levenscyclus van elke turbine nog koolstofarmer wordt”, vertelt
NREL-onderzoeker Robyne Murray.

Robuust

Belangrijk voor het bouwen van windmolens is dat ze tegen een stootje kunnen, aangezien ze voor lange tijd mee moeten gaan en bloot worden gesteld aan barre weersomstandigheden. Een wiekenlijm kan dus duurzaam zijn wat betreft milieu-impact, maar moet ook robuust zijn. Volgens de Amerikaanse onderzoekers is dat bij PECAN het geval. Ze hebben testen uitgevoerd waaruit (naar eigen zeggen) blijkt dat de biobased lijm op het vlak van sterkte even goed presteert als conventionele lijm. In in sommige gevallen zelfs beter.

Steeds groter

NREL heeft de lijm tot nu toe uitgetest bij een prototype-wiek van 9 meter lang. Hieruit kwamen hoopgevende resultaten. Vergeleken met ‘echte’ wieken is 9 meter echter niet zo lang. De bladen die gebruikt worden op windmolenparken zijn namelijk enkele honderden meters lang. Daarom gaan de onderzoekers hun product langzaamaan testen op grotere windmolenwieken, om zo meer meetgegevens te kunnen verzamelen.

Lees ook:

Koemest, hennep en gras: dit bedrijf maakt er panelen van en wil flink opschalen

In eerste instantie richtte SAM Panels zich op interieur. “Maar om echt impact te maken, moet je volume maken. Daarom zetten we nu de stap naar de bouw”, zegt John Smits, directeur van SAM Panels. Het bedrijf heeft zich aangesloten bij een coalitie die als doel heeft om biobased bouwen in Nederland te stimuleren. “Waarbij ook gekeken moet worden naar het verdienmodel van de boeren die onze grondstoffen verbouwen. Iedereen in de keten moet meewerken. Van land tot pand.” Muren van vezels Volgens Smits kunnen SAM (Sustainable Advanced Materials) panelen gemaakt worden van allerlei soorten cellulose vezels, zoals gras, hennep, oud papier, golfkarton, miscanthus, maïsvezels, stro, jute en groente- en fruitresten. “Zelfs de laagwaardigste vezel kunnen we gebruiken. Van deze vezels maken we pulp, waarna we ze formeren en onder hoge druk en temperatuur persen. Aan dit proces komt verder alleen water te pas, dat we voor 99,5 procent recyclen.” De panelen kunnen vervolgens gebruikt worden in meubilair en displays, maar ook als wanden, dakschotten en binnenmuren. Oneindig recyclebaar Doordat SAM geen lijmen gebruikt, kunnen de panelen ook weer gerecycled worden. “Daarvoor hebben we een innamegarantie”, Smits. “Ingezamelde panelen vervezelen we weer en verwerken we tot nieuwe grondstof. Dat proces kunnen we oneindig herhalen.” SAM Panels ziet hun panelen onder andere als een duurzaam alternatief voor hardboard plaatmateriaal van HDF, MDF, en gips. “Het is sterker, lichter en biedt door de verwerkingsmogelijkheden meer vormgevingsvrijheid dan traditioneel plaatmateriaal”, zegt Smits. “Ook zijn onze platen vrij van gifstoffen als formaldehyde." Paneel van koemest Sinds kort kan SAM ook panelen maken uit een reststroom waarvan in Nederland genoeg is: koemest. “De koemestpanelen leveren een bijdrage aan drie van de grootste uitdagingen van ons land”, zegt Smits. “Omdat koemest dagvers wordt opgehaald, wordt er minder stikstof uitgestoten. Daarna belandt de koemest eerst in een biovergister die er biogas van maakt. Dit verkleint de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. En van het residu produceren wij plaatmateriaal van iets wat eigenlijk een laagwaardige toepassing had. Op die manier dragen wij bij aan de hoogwaardige verwerking van reststromen.”Een sample van een paneel volledig gemaakt van koemest.Wennen aan nieuw materiaal Inmiddels produceert SAM Panels jaarlijks zo’n 300.000 vierkante meter aan biobased panelen. Maar er is capaciteit voor 1,5 miljoen vierkante meter. Langzaamaan ziet Smits dat biobased bouwen aan terrein begint te winnen. “Maar nieuw materialen vinden mensen lastig. Onze panelen hebben andere diktes dan mensen gewend zijn. En je kunt er allerlei nieuwe dingen mee. Dat is soms ingewikkeld. Bij de overgang naar een nieuw IT-systeem op kantoor is dat niet anders.” Biobased bouwen in Nederland De omslag naar biobased bouwen vraagt om een volledige systeemverandering. Nederland heeft in de Nationale Aanpak Biobased Bouwen (NABB) de ambitie opgenomen om 30 procent van de nieuwbouwwoningen vanaf 2030 te voorzien van 30 procent biobased materialen. Voor deze opgave is jaarlijks 400.000 ton grondstof nodig die door boeren geteeld moet gaan worden. Verdienmodel boeren Onderdeel van het NABB is het uitvoeringsorgaan Building Balance. Dit orgaan heeft de keuze gemaakt om een landelijke keten voor interieurpanelen op te zetten rondom SAM Panels. In het programma worden boeren gestimuleerd om biobased materialen te telen, mogelijk zelfs ter vervanging van activiteiten met een grotere milieu-impact zoals veeteelt. “Het verdienmodel voor boeren moet kloppen. Dan kunnen ze zo’n overstap maken. Tegelijkertijd moeten wij de garantie van voldoende afzet hebben. Alle partijen in de keten moeten op elkaar aansluiten.” CO2-belasting Aanvullend moeten biobased materialen aantrekkelijker worden dan het fossiele alternatief. “Aan de ene kant lukt dat als wij kunnen opschalen”, zegt Smits. “Nu zijn we nog duurder dan de bekende alternatieven. Maar als we meer kunnen produceren, worden wij competitiever. Maar wat echt nodig is, is een CO2-belasting op materialen met een grotere milieu-impact. Als je de CO2-prijs gaat meerekenen, wordt het biobased materiaal aantrekkelijker.” Lees ook: Certificaten voor CO2-opslag in woningen kunnen voor revolutie in de bouw zorgenSteeds meer boeren oogsten huizen van het landStrenger Europees klimaatplan zorgt voor minder CO2-uitstoot bij bedrijven