Tuulivoimaloiden lapojen uusiokäytön ja kierrätyksen mahdollisuudet

Abstract

Runsaasti päästöjä aiheuttava energiasektori on ottanut edistysaskelia kohti kestävämpiä ratkaisuja. Lisääntyvä tuulivoimakanta nostaa Suomen energiaomavaraisuutta ja auttaa vähentämään fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Tuulivoimatuotannon kasvu luo kuitenkin uusia haasteita, esimerkiksi kiertotalouteen liittyen. Tuuliturbiinin lavat ovat monimutkaisen rakenteen ja koostumuksen vuoksi haastavia kierrättää.

Tähän mennessä ainoa laajan teollisen mittakaavan kiertotalousratkaisu lavoille on ollut niiden hyödyntäminen sementtiteollisuudessa. Epäorgaaninen aines hyödynnetään sementtiklinkkerinä ja orgaaninen aines energiana. Menetelmä ei ole täysin kierrättämistä, joten toimiminen jätehierarkian mukaisesti vaatii kehitystä kiertotalouden osalta.

Tutkielma on kirjallisuuskatsaus tuulivoiman tilanteesta ja siihen liittyvän kiertotalouden kehityksestä Suomessa. Tutkielman tavoitteena on tarkastella lapojen uusiokäytön sekä kierrätyksen mahdollisuuksia ja markkinoita. Erityisen tarkastelun kohteena ovat ison mittakaavan ratkaisut, joista löytyisi vaihtoehto kooltaan ja määrältään kasvavan tuulivoimakannan kiertotaloudelle. Lapojen uusiokäyttöä on tähän mennessä sovellettu lähinnä yksittäisissä kohteissa ja tutkimus on pienimuotoista. Mahdollisuuksia on käyttää lapoja esimerkiksi kaupunki-installaatioina, sähköpylväinä tai rakennusteollisuudessa.

Kierrätykseen liittyvää tutkimusta on laajemmin, mutta ympäristön ja markkinoiden kannalta kestävät ratkaisut ovat vielä löytämättä. Lämpöä hyödyntävät tekniikat, kuten pyrolyysi ja leijupetipoltto ovat teollisessa mittakaavassa sovellettavia, mutta energiaintensiivisiä menetelmiä. Solvolyysillä on potentiaalia tehokkaaksi kierrätystekniikaksi, mutta ongelmina ovat korkea energiankulutus ja hinta. Mekaanista käsittelyä vaaditaan yleensä kierrätyksessä lapojen pienentämiseksi eri tekniikoita varten. Mekaanisen käsittelyn avulla voidaan myös käsitellä komposiitti murskaksi tai jauheeksi asti.

Suomessa tuulivoimaloiden lapoja on toistaiseksi hyödynnetty vasta vähän. Lapoja on viety muualle Eurooppaan ja viime aikoina hyödynnetty myös Suomen sementtiteollisuudessa. Monipuolisemmalle kierrätykselle ja uusiokäytölle on kuitenkin edellytyksiä. Uusiokäyttö pidentää lujiksi valmistettujen rakenteiden elinikää. Kierrätyksen avulla vähennetään tarvetta neitsytmateriaaleille. Keskeisenä tekijänä kiertotaloudelle on uusiokäytön ja kierrätetyn materiaalin markkinat, joita tässä tutkielmassa myös selvitetään.

Energy sector causes most of Finland’s greenhouse gas emissions. However, there are positive steps towards more sustainable energy production. Increasingly important wind power lifts the energy self-sufficiency in Finland while helping to lower the need for fossil fuel use. New challenges to circular economy come along. Wind turbine blades are difficult for the waste management due to their complex structure and composition.

So far, the only way on an industrial scale to handle the used wind turbine blades is in cement industry. Inorganic matter is utilized in cement clinker and organic matter as energy. The process is not fully recycling. There is increasing need for progress circular economy to follow the waste hierarchy.

This thesis is a literature review about circular economy of wind power in Finland with the focus on North Ostrobothnia. The goal is to examine the possibilities and the market of blade repurposing and recycling, especially on a large scale. Blade repurposing is not yet big enough. However, possible applications include urban installations, utility poles, and construction industry.

Research on recycling is broader but there are still issues with sustainable solutions. Thermal techniques, such as pyrolysis and fluidized bed combustion are applicable on an industrial scale, but they are highly energy intensive. Solvolysis has potential for efficiency but has high energy consumption and price. Mechanical grinding is used in most of the cases to reduce the size of the blade. Grinding can also be used all the way to reduce the grain size to crushed aggregate or powder.

Wind turbine blades from Finland have to date been utilized in cement industry abroad in Europe and now also in Finland. There is demand for more diverse set of recycling and repurposing. Repurposing increases the lifecycle of strong structures. Recycling decreases the need for virgin materials. One key aspect in circular economy examined in this paper is the market for repurposing and recycled materials.