Hacia una economía circular para las palas eólicas

En España existen cerca de 1.300 parques eólicos. Muchos de ellos instalados alrededor de los años 90, se estima que de cara al próximo decenio el número de desmantelamientos suponga la generación cerca de cien mil toneladas de residuos. El crecimiento exponencial de estos residuos, sumado a su compleja gestión, abre un horizonte lleno de retos y posibilidades para la economía circular.

En los últimos años, el despliegue de tecnología para la producción de energías renovables ha experimentado un trascendental crecimiento en España, impulsado por una legislación propiciatoria, la inminencia de un cambio climático cada vez más notorio y la búsqueda de una mayor independencia energética. El país logró erigirse como pionero mundial en producción de energía eólica, llegando a producir en la actualidad más de un 20% de su energía eléctrica, con una potencia que ronda los 28.000 MW.

En España existen en estos momentos 1.298 parques eólicos repartidos a lo largo de cerca de 1000 municipios, cuyo ciclo de vida útil se estima en unos 20 o 25 años. Muchos de ellos fueron instalados alrededor de los años 90, con lo cual se prevé que de cara al próximo decenio el número de desmantelamientos sea tan elevado como para generar cerca de cien mil toneladas de residuos, a lo que se suma la compleja gestión de los mismos. Las palas eólicas están formadas por diversos materiales, en ellas se mezclan madera, metales, fibras, resinas y poliuretano; este conglomerado de materiales compuestos o composites dificulta las tareas de reciclaje y reutilización de los mismos, más si se tiene en cuenta que hace apenas unos años que se ha comenzado a investigar el desarrollo de una tecnología eficaz a escala industrial.

En el marco de la economía circular, la correcta gestión de las palas puede generar un importante flujo de nuevos materiales que abaraten costes y propicien un mayor bienestar ambiental, además de facilitar la repotenciación con nuevas máquinas más eficientes y de mayor tamaño. En esta pieza hablamos con Juan José Coble, Director del Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética en la Universidad Nebrija; Alicia Aguado, Ingeniera Química en CARTIF; Nora Lardiés, investigadora en el área de reciclaje químico en AIMPLAS y Jesús Chapado, director de Innovación en Naturgy, para trazar una hoja de ruta circular hacia el reciclado de los aerogeneradores y sus materiales composites, además de conocer con mayor detalle los proyectos más punteros en esta materia.

Hacia una economía circular de las palas a través de la innovación

Juan José Coble de la Universidad Nebrija apunta que según las disposiciones regulatorias actuales las palas de los aerogeneradores, consideradas residuos no peligrosos, pueden enviarse al vertedero hasta 2025 en lugar de ser recicladas. “Por ahora, el depósito en vertedero es la práctica preferida por las empresas al ser, como mínimo, cinco veces más barata que el reciclaje. Aquí se está perdiendo de vista que varios de los componentes de las palas, fibra de vidrio, fibra de carbono, etc., también son necesarios y se usan como materias primas en la industria aeroespacial o automovilística. En realidad, las fibras recicladas tienen aplicación en varios sectores: construcción, arquitectura industrial, mobiliario urbano y en el sector deportivo entre otros”.

En el marco de la economía circular, la correcta gestión de las palas puede generar un importante flujo de nuevos materiales que abaraten costes y propicien un mayor bienestar ambiental.

El docente puntualiza que la opción de depositar en vertedero las palas es desastrosa desde el punto de vista de una economía circular, incurriendo en un doble desperdicio. Por un lado, “se desaprovechan recursos y materias primas que podrían reciclarse e introducirse de nuevo en los ciclos productivos”, y por otro “se necesita disponer de hectáreas y hectáreas de suelo improductivo donde enterrarlas”. En el contexto de una economía global y con unos escenarios geopolíticos tan cambiantes, “se hace imperativo empezar a valernos por nosotros mismos en la mayor medida posible sin necesidad de tener que contar con otros actores, pues la actual subida incesante del IPC no hace más que mostrar nuestra debilidad a la hora de depender en exceso del exterior. Deben fortalecerse los sistemas de reutilización, reciclado, valorización y gestión final de los residuos de todo tipo y de todos los sectores productivos, para reducir así la necesidad de importación de materias primas”.

Precisamente con la finalidad de lograr el reciclaje integral de parques eólicos, desde Naturgy han trabajado en el desarrollo del proyecto piloto GIRA Wind, cuyo enfoque se centra en propiciar un servicio de desmantelamiento completo de los parques, reacondicionamiento de máquinas y sus componentes, reciclaje de los materiales que componen las palas y comercialización de aerogeneradores completos y piezas para repuestos. Jesús Chapado, director de Innovación de Naturgy, apunta que “se trata de una apuesta clara de la compañía en su compromiso con la sostenibilidad y la economía circular, hemos investigado las posibles aplicaciones de cada uno de los materiales de cara a una segunda vida. Como ejemplo, las maderas podrán ser utilizadas en aplicaciones de encofrados para construcción o para la fabricación de muebles y las fibras de vidrio se podrán comercializar en el naval, automovilístico e incluso en la fabricación de materiales de construcción como el hormigón o el asfalto”.

En esta misma línea se enmarca el proyecto EROS, impulsado por AIMPLAS y cuyo objetivo es optimizar las condiciones de pirólisis y solvólisis para reciclar composites procedentes de las palas eólicas y del sector aeronáutico y obtener fibra de vidrio y de carbono con buenas propiedades; a partir de ello prevén introducir la fibra de vidrio en el sector cerámico y la fibra de carbono en el del transporte. Estos materiales composites resultan complicados de reciclar por las altas prestaciones y la gran durabilidad que presentan, pues no se funden a altas temperaturas como sucede con otro tipo de plásticos. Nora Lardiés explica que “hasta el momento solo se han utilizado triturados como cargas en la fabricación de nuevo composite, pero este tipo de reciclado suele empeorar las propiedades mecánicas del producto final”.

“Actualmente la fibra de carbono reciclada sí que se está comercializando, sin embargo, la fibra de vidrio reciclada está teniendo más problemas porque no es rentable su reciclaje debido al bajo coste de la fibra de vidrio virgen”, apunta. Lardiés añade que el reciclado mecánico de este tipo de materiales no es la solución, sino las tecnologías de reciclaje químico, “lo interesante de este tipo de reciclado es que se pueden separar los materiales que comprenden el composite, obteniendo por un lado las fibras y por otro lado aceites pirolíticos, si se realiza una pirólisis, o monómeros procedentes del líquido de la solvólisis. En ambos casos se pueden aprovechar tanto las fibras como el refuerzo para fabricar nuevos composites en forma líquida para su uso en la industria química o incluso volver a polimerizar los monómeros para producir nuevos polímeros o resinas.

Deben fortalecerse los sistemas de reutilización, reciclado, valorización y gestión final de los residuos de todo tipo y de todos los sectores productivos.

Con la finalidad de reciclar las palas de aerogenerador para recuperar la fibra de vidrio que contienen en su interior a través del diseño y la construcción de un prototipo innovador de reciclado mecánico, nace la iniciativa LIFE REFIBRE, impulsado por el Instituto de la Construcción de Castilla y León, el Centro Tecnológico CARTIF, BLASGON, Incosa y Contratas y Obras San Gregorio, cuya duración ha sido de 3 años y 3 meses, finalizando el 31/12/2020.

Alicia Aguado, Ingeniera Química en CARTIF, explica que el proyecto LIFE REFIBRE se erige como solución a un problema emergente, que es la gran acumulación de palas de aerogenerador fuera de uso que se va a dar en los próximos años. Éstas, al no estar consideradas como residuos peligrosos, se almacenan en vertederos provocando una alta ocupación del terreno y desaprovechando valiosos componentes que pueden recuperarse mediante su reciclado. “La vida de una pala de aerogenerador es aproximadamente de 25 años y, teniendo en cuenta que la energía eólica ya lleva más de 20 años implantada, está claro que una gran parte de los parques eólicos están acercándose al final de su vida útil y su desmantelamiento, siendo necesario encontrar soluciones de reciclado para estos residuos y no desaprovecharlos en vertedero”.

Gran parte de los parques eólicos están acercándose al final de su vida útil y su desmantelamiento, siendo necesario encontrar soluciones de reciclado.

Retos de la gestión de residuos composites procedentes de parques eólicos

Cuando hablamos de los principales retos de futuro en este ámbito, Juan José Coble recalca la inminencia de contar con una infraestructura para la gestión y reciclaje más adecuados para estos materiales. Los números más precisos para España hablan de que entre 2021 y 2025 se desmantelarán unas 145.475 toneladas de palas de aerogeneradores, que si contienen una media del 67% de materiales compuestos en peso, suponen unas 97.468 toneladas de materiales compuestos. “A partir de 2025 estos números se incrementarán debido a la aparición de un primer pico de parques a desmantelar o repontenciar, donde Alemania y España serán los que más contribuyan debido al despliegue eólico de ambos países, lo cual equivale a la gestión sólo en España y a finales de 2025 de más o menos 98.000 toneladas de materiales compuestos. Será entonces cuando España y los demás países de la UE deban disponer de los medios para gestionar y reciclar tal cantidad de residuos de manera eficiente”.

El docente identifica tres retos principales que enfrenta actualmente el reciclaje. En primer lugar, la necesaria bajada de costes respecto al depósito en vertedero, punto fundamental en estos momentos y por ahora no muy fácil de conseguir, dado el actual incremento en el precio de todos los productos y servicios energéticos en la actualidad como efectos colaterales de la invasión rusa de Ucrania. Por otro lado, el apoyo gubernamental al despliegue de la economía circular en todos los sectores productivos se erige como punto clave, instando a las empresas eólicas a introducir la circularidad en su tejido industrial para asegurar la primacía del reciclado de las palas frente a otras alternativas. El tercer reto consiste en contar a tiempo con la capacidad necesaria para desarrollar una infraestructura de reciclado y gestión de los residuos de las palas que sea capaz de afrontar las próximas oleadas de residuos derivadas de los desmantelamientos y repotenciaciones pendientes en el sector.

Reciclaje y reutilización para cerrar el círculo

En el ámbito de la reutilización incide el proyecto GIRA Wind, que además de centrarse en el reciclaje integral de parques eólicos, pretende ser puntero en la valorización de aquellos materiales que podrían reacondicionarse. “Hemos estimado que podríamos ser capaces de valorizar inicialmente, sobre un parque de cerca de 3.000 aerogeneradores, hasta un 10% de máquinas de hasta 660 kW y entre un 15% y un 30% del resto a nivel de repuestos. Estas cifras se incrementarían a medida que se avanza en los procesos de recuperación y reacondicionamiento, alcanzando en el periodo 2026-2030 un 17 % de las máquinas y un 40% de componentes sobre un parque de 7.000 aerogeneradores de hasta 990 kW”, apunta Jesús Chapado.

Con ello buscan crear un nuevo mercado de repuestos que permita alargar la vida útil del parque en explotación, ya que gran parte de las piezas que se utilizaron en su momento para la instalación de los aerogeneradores ya no se fabrican. “Durante los últimos años hemos trabajado con varias universidades y centros tecnológicos en la investigación de tecnologías para el tratamiento mecánico, térmico y químico de los distintos componentes que integran las palas, de cara a poder valorizar cada uno de los elementos; maderas, metal y fibras. Tanto las pruebas realizadas en laboratorio para separar los subproductos, como el poliuretano y las resinas, como los test de calidad de los materiales de salida, arrojan unas cifras prometedoras. Estimamos que a corto plazo podremos recuperar un 35% de los materiales de segunda vida (madera, metales y fibra de vidrio), alcanzando el 70% en el periodo 2026-2030”, puntualiza.

De esta misma manera, mediante el proyecto LIFE REFIBRE se ha conseguido demostrar que el reciclado mecánico de palas de aerogenerador es un proceso viable tanto técnica como económicamente, por lo que se consigue cerrar el ciclo de vida de estos residuos, dotando de un gran valor añadido tanto al residuo como a la nueva aplicación resultante, ya que se mejoran las propiedades mecánicas del firme de carretera, aumentando su durabilidad. Este proyecto promueve la reciclabilidad completa de la fibra de vidrio presente en las palas de aerogenerador, favoreciendo la recuperación de estos residuos para reducir su presencia en vertedero y darles una segunda vida como aglomerado asfáltico para la construcción de carreteras, consiguiendo la promoción de la economía circular.

LIFE REFIBRE ha servido para demostrar la viabilidad del reciclado mecánico de estas palas, la recuperación de la fibra de vidrio y la mejora de las propiedades mecánicas del tramo demostrador construido. “El principal problema es que actualmente por normativa no se pueden incorporar fibras de vidrio recicladas a las mezclas asfálticas, por lo que el primer paso es conseguir que esta normativa se actualice permitiendo el uso de estos materiales, y una vez conseguido este paso, el traslado a la industria sería inmediato”, reivindica Alicia Aguado. “La perspectiva para el reciclaje de este tipo de materiales es muy buena, CARTIF cuenta con una amplia experiencia en el reciclado químico de materiales compuestos y sabemos que existen tecnologías de reciclaje viables para tratar composites, sin embargo, falta el impulso para lograr una implantación real a escala industrial de estas tecnologías. Una legislación que incentive el reciclado de estos materiales impulsará su reciclado, disminuyendo el envío a vertedero de estos residuos”.

A su vez, nos enfrentamos a un aumento de las exigencias en materia de reciclaje y reutilización por parte de la Unión Europea, que contempla que los Estados miembros logren reciclar un 70% de los metales ferrosos y residuos de vidrio, un 50% de los residuos plásticos y de aluminio y un 25% de la madera, entre otros para el año 2025. Asimismo, el organismo prohíbe el traslado directo a vertedero de las palas a partir de esa fecha, por lo que será imprescindible su procesamiento. El proyecto GIRA Wind nace a partir de estas exigencias y su objetivo es cerrar el círculo vital de los materiales a través de su reintroducción en el mercado.

Jesús Chapado expone que “prácticamente el 100% de las partes metálicas de las palas es reutilizable, reacondicionable o reciclable. Respecto a las maderas, hay una parte de ellas que se consume en los procesos químico y térmico, pero aspiramos a recuperar un 60%. Durante la primera fase del proyecto, donde abordaremos turbinas de hasta 0,66 MW, la recuperación de las resinas será muy pequeña y la de las fibras podría alcanzar un 30%, pero a medida que regresamos hacia palas mayores, y gracias a la mejora de los reactivos químicos y procesos térmicos, seremos capaces de recuperar el 50% de las resinas y hasta un 40% de la fibra”.

Perspectivas de futuro

Mirando al futuro, Juan José Coble indica que es necesario articular mecanismos de economía circular en todos los sectores productivos y de servicios de la sociedad. “No podemos agotar las materias primas, como así apuntan los últimos cálculos, previsiones e informes; debemos acabar con la fiesta del comprar y tirar sin reutilizar ni reciclar, más aún cuando en ocasiones ni siquiera valorizamos energéticamente los residuos cuando es posible hacerlo. De seguir así necesitaremos cada vez más vertederos de capacidad infinita para acoger nuestra desordenada producción de residuos y basura, que casi siempre contiene materias primas apenas utilizadas y de valor apreciable en los mercados, como residuos eléctricos y electrónicos. Materiales de valor que se apilan en los vertederos en espera de su depósito final, mientras que nosotros como sociedad, lenta pero inexorablemente caminamos al precipicio de una crisis de materias primas sin precedentes”.

Debemos  apostar por la reutilización y reciclaje de todos o casi todos los componentes, partes y elementos de la industria eólica.

Como perspectiva de futuro Coble ve en el desarrollo del reciclaje y la reutilización  aplicado a todos los sectores productivos, así como el de la energía, la única solución sostenible. “Es muy necesario apostar por la reutilización y reciclaje de todos o casi todos los componentes, partes y elementos de la industria eólica y desarrollar a fondo todas las técnicas necesarias para el reciclaje de los materiales compuestos. Se trata también de mejorar y abaratar los costes de estos procesos de reciclado para que la factura correspondiente no repercuta muy negativamente en el LCOE (Levelized Cost Of Energy) de los sistemas eólicos, que ahora tienen una posición muy ventajosa respecto a sus contrapartes fósiles y respecto a otras energías renovables”.

Este breve análisis del panorama actual nos permite asegurar que el interés por acoger al sector eólico bajo el paraguas de la economía circular y favorecer una mayor independencia española respecto a las materias primas externas, así como fomentar la recuperación de materiales valiosos y su reintroducción dentro del proceso productivo, se erige como objetivo compartido a desarrollar en un horizonte temporal cortoplacista. Será entonces cuando podremos constatar si efectivamente estas innovadoras soluciones ayudarán a consolidar un sistema energético concienciado con la utilización racional de las materias primas.