Recycling of Fibreglass Wind Turbine Blades Into Reinforced PLA Composite with Enhanced Mechanical Properties and Toughness

Afin de pouvoir considérer l'éolien comme une alternative propre et durable aux énergies fossiles, des solutions de recyclage doivent être trouvées pour son nombre croissant de déchets composites. Ce travail vise à développer plus avant une solution de recyclage des composites renforcés de fibres de verre des pales d'éoliennes en incorporant les fibres récupérées dans de l'acide polylactique (PLA) pour en faire un composite renforcé aux propriétés améliorées par rapport au PLA pur. Les fibres peuvent être utilisées comme filament pour l'impression 3D. Pour ce faire, des parties de pales d'éoliennes à structure composite pure ont été meulées mécaniquement et la fraction riche en fibres du composite déchiqueté a été affinée par plusieurs opérations de tamisage pour obtenir des fibres de verre courtes avec des traces de résine. Ces fibres de verre recyclées sont utilisées à teneur fixe de 15 % poids et sont incorporées au PLA par extrusion bivis. Les propriétés mécaniques du composite obtenu ont été comparées au PLA pur. Les premières observations ont démontré non seulement des améliorations mineures de la résistance à la traction des échantillons, mais également une diminution de l'allongement à la rupture. Ce dernier paramètre est particulièrement important quand on considère que le désavantage principal du PLA est sa fragilité et sa faible ténacité.

Abstract

The wind power industry requires recycling solutions for its increasing composite waste, to be considered as a clean and sustainable alternative to fossil fuels. This work aims to further develop a recycling solution for glass fibre reinforced composites from wind turbine blades by incorporation of the recovered fibres into polylactic acid (PLA) to fabricate a reinforced composite with enhanced properties compared to the neat PLA for the purpose of 3D printing filament. To achieve this goal the composite part of the wind turbine blades was mechanically ground and the fibrous-rich fraction of the shredded composite was refined through several screening operations to achieve short glass fibres with traces of old resin. These recycled glass fibres are used to reinforce PLA at fixed content of 15% mass via twin-screw extrusion. The mechanical properties of the obtained composite were compared to the neat PLA. The preliminary observations demonstrated not only minor improvements in tensile strength of the samples but also a decrease in elongation at break. The latter comes of importance when one considers that PLA's main disadvantage is its brittleness and low toughness.