Van de verschillende thermochemische recyclageroutes voor de valorisatie van kunststofafval is vergassing één van de meest veelbelovende waarbij kunststofafval omgezet wordt in syngas (H2 + CO) en energie in de aanwezigheid van een zuurstofrijk gas.
De gas-vaste vortex reactor (GSVR) heeft een enorm potentieel voor procesintensificatie. Nochtans kan het enorme gasverbruik een serieus nadeel zijn voor de GSVR in sommige toepassingen zoals snelle pyrolyse. In dit werk stellen we een nieuw ontwerp voor waar een stator-rotor vortexkamer (STARVOC) gedreven wordt door de kinetische energie van de vloeistof om de rotatie van het vaste bed en gas te ontkoppelen. Gas-vaste fluidisatie gebruik makende van lucht en monoformaat aluminiumbollen werd uitgevoerd om de hydrodynamica te onderzoeken.
Het voorspellen van de impact van de input procesvariabelen op chemische processen is belangrijk om de performantie van deze laatste te voorspellen. Modellen die deze impact aan de hand van een mechanistische aanpak verklaren zijn zelden gemakkelijk beschikbaar, complex van aard en/of vereisen een lange ontwikkelingstijd. Met een verhoogde automatisering in de industrie en de beschikbaarheid van high-throughput experimentele data winnen de datagedreven machine learning modellen aan populariteit omwille van hun eenvoud en vereenvoudigde computationele inspanningen.
Flexibele kunststofverpakkingen is nog steeds één van de moeilijkste stromen om te recycleren omwille van de aanwezigheid van multilagen. Multilagen zijn zeer functioneel tijdens hun gebruiksfase, en de delaminatie van multilaagstructuren is veelbelovend omdat het toelaat samenstellende polymeerlagen te herstellen zonder afbraak en/of oplossing, wat dus leidt tot economische en milieuvoordelen.
Hydrogenatie naar lichte olefines is een aantrekkelijke strategie voor het vastleggen van CO2 in chemicaliën. In dit artikel werden high-troughput onderzoek en uitgebreide karakterisering gebruikt om de meest efficiënte promotoren te identificeren en de structuur-performantie correlatie en de reactiepaden in de CO2 hydrogenatie naar lichte olefines over zirkonium-ondersteunde ijzerkatalysatoren op te helderen.
In samenwerking tussen UCCS en Universiteit Gent werd er recent een artikel gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Actualité Chimique. Het beheer van kunststofafval is vandaag een grote zorg voor de maatschappij die nieuwe technologische doorbraken vereist. Dit artikel gaat in op de ontwikkeling van een nieuwe en unieke aanpak voor de valorisatie van kunststoffen naar olefines.
Warmtebeheersingsproblemen overheersen vaak in reactoren wanneer hoog-exotherme chemische reacties optreden. In deze situaties genieten wervelbedreactoren vaak de voorkeur omwille van hun uitstekende warmteoverdracht eigenschappen. Nochtans is het ontwerp, opschaling en werking van deze reactoren nog steeds een uitdaging omwille van de complexe hydrodynamica.
Machinale leermethodes (ML), zoals artificieel neurale netwerken (ANNs), brengen het data-gedreven ontwerp van chemische reacties binnen bereik. Samen met de verificatie van de afwezigheid van enige vertekening in het model in vergelijking met de microkinetische data laten interpretatietechnieken zoals belang van permutatie , SHAP-waarden en partiële afhankelijkheidsplots een meer systematische (model-agnostische) analyse van deze data toe.
Kinetische modellen vormen een nuttig hulpmiddel om fundamenteel inzicht te verschaffen voor de ontwikkeling van katalysatoren. Single-event microkinetische modellen (SEMK) is een veelzijdige strategie om complexe reacties te beoordelen met een beperkt aantal parameters. In het bijzonder voor de Fischer-Tropsch synthese hebben we met SEMK modelleren gefocust op het verklaren van de performantie van de individuele katalysatoren binnen een wijd bereik aan werkingscondities.
Metalen nanodeeltjes op het oppervlak van poreuze dragers hebben talloze toepassingen gevonden in verschillende wetenschapsdomeinen. Fischer-Tropsch synthese, die plaatsvind aan het oppervlak van kobalt metalen nanodeeltjes, is een efficiënte manier om hernieuwbare en fossiele grondstoffen om te zetten naar alternatieve brandstoffen. De stabiliteit van de kobalt katalysatoren is een essentiële en zelfs cruciale parameter die significant verbeterd kan worden door te promoten.
Snelle pyrolyse van biomassa wordt beschouwd als een van de beste alternatieven voor de thermische omzetting van biomassa naar bio-olie. Dit werk introduceert een nieuwe reactortechnologie voor de snelle pyrolyse van biomassa, de Gas-Solid Vortex Reactor (GSVR), om hoge bio-olieopbrengsten te verkrijgen. De GSVR is ontworpen om de verblijftijd van de pyrolysedampen te verkorten; aldus worden de secundaire kraakreacties verminderd, om de scheiding van de kool en de niet-gereageerde biomassa te verbeteren en om de warmteoverdrachtssnelheid te verbeteren.
Kinetische modellen vormen een nuttig hulpmiddel om fundamentele inzichten te verkrijgen voor de ontwikkeling van katalysatoren. Single-Event MicroKinetic-modellering (SEMK) is een veelzijdige strategie om complexe reacties met een beperkt aantal parameters te beoordelen. Met name voor de Fischer-Tropsch synthese heeft SEMK-modellering zich gericht op het verklaren van de prestaties van individuele katalysatoren binnen een breed scala aan reactieomstandigheden.
Fischer-Tropsch synthese biedt een belangrijke opportuniteit voor het gebruik van biomassa en kunststofafval. IJzerkatalysatoren verkiezen de voorkeur bij de synthese van lichte olefinen via de Fischer-Tropsch reactie. In dit artikel onderzoeken we de sterk bevorderende effecten van antimoon en tin op de katalytische prestaties van op silica gedragen Fischer-Tropsch ijzerkatalysatoren aan de hand van een combinatie van geavanceerde en in-situ technieken.
Fischer-Tropsch-synthese (FTS) is een essentiële benadering om steenkool, biomassa en schaliegas om te zetten in brandstoffen en chemicaliën, zoals lagere olefinen, benzine, diesel, enzovoort. In de afgelopen jaren is er een toenemende interesse om FTS op commerciële schaal in te zetten, wat de ontwikkeling van hoogwaardige katalysatoren heeft gestimuleerd. Het belang van ondersteuning bij het moduleren van de activiteit van metalen wordt erkend en koolstofhoudende materialen zijn interessant voor de ondersteuning voor FTS.
De recyclage van multilaag kunststof verpakkingen is een uitdaging wegens hun intrinsieke compositionele heterogeniteit. Delaminatie is een veelbelovende route om de recyclagepercentages voor deze materialen te verhogen wat toelaat om de polymeren afzonderlijk te recycleren. Dit proces wordt echter nog niet goed fundamenteel begrepen. Deze studie heeft als doel om eerste inzichten te verkrijgen in het delaminatiemechanisme van multilaag flexibele verpakkingsfilmen (MFPF) met carbonzuren.
De UCCS partners hebben recent een wijd toegankelijk artikel gepubliceerd in de Franse pers over het PSYCHE project en de recyclage en valorisatie van kunststofafval in het algemeen. Het artikel dat een overzicht heeft van de wereldwijde kunststofafval productie en behandelingscijfers, huidige recylage technologieën voor kunststofafval en de specifieke technologieën die ontwikkeld worden in het PSYCHE project werd eerst gepubliceerd door het online persagentschap ‘The Conversation’ onder de titel Recyclage et valorization des déchets plastiques: comment ça marche?”.
De partners aan Universiteit Gent hebben onlangs een artikel gepubliceerd in het NPT-tijdschrift voor procestechnologie over de ontwikkeling, het gebruik en de voordelen van de Gas Solid Vortex Reactor die momenteel ook geëvalueerd wordt voor het vergassingsproces in het PSYCHE project. De reactor opstelling werd de afgelopen 20 jaar ontworpen en ontwikkeld aan de Universiteit Gent. Het huidige doel is om de Gas Solid Vortex Reactor toepasbaar te maken voor de procesindustrie.
De enorme toename in de productie van post-consumer PET-kunststofafval en de snel toenemende toezeggingen van merkeigenaren wereldwijd om gerecycleerde inhoud op te nemen, hebben geleid tot een grote nood aan efficiënte recyclageprocessen zoals chemische depolymerisatie. Hoewel het recyclagepercentage van PET-flessen hoog is, liggen deze van PET-trays en -folies nog steeds aanzienlijk lager door het brede gamma aan kleuren en meerlagige structuren, alsook door een veel slechtere inzameling.
In dit werk werden er 29 elementen geëvalueerd als promotoren voor silica ondersteunde ijzerkatalysatoren voor hoge temperatuur Fischer-Tropsch synthese gebruik makende van een high-throughput experimentele opstelling. De geselecteerde promotoren omvatten alkalimetalen, transitiemetalen, edele metalen en lanthaniden. Verschillende algemene selectiviteitstrends werden waargenomen en bediscussieerd.
Vloeibare metalen zijn een nieuw opkomende en snelgroeiende klasse van materialen en kunnen worden beschouwd als efficiënte promotors en actieve fasen bij heterogene katalysatoren voor duurzame processen. Vanwege de lage kosten, hoge selectiviteit en flexibiliteit zijn op ijzer gebaseerde katalysatoren de katalysatoren bij uitstek voor lichte olefinesynthese via Fischer-Tropsch-reactie.
Alan Barrios (CNRS) heeft zijn werk over de Fischer-Tropsch synthese naar lichte olefinen voorgesteld op het “The Netherlands’ Catalysis and Chemistry Conference (NCCC) in Groningen (Nederland). Deze conferentie kent grote faam in Noord-Europa in het veld van katalyse. Lichte olefinen zijn belangrijke platformmoleculen in de chemische industrie die geproduceerd kunnen worden via Fischer-Tropsch synthese uit syngas in de aanwezigheid van een katalysator.
Additieven worden frequent gebruikt in kunststoffen om hun functionaliteit te verbeteren. Ze zijn echter niet altijd wenselijk bij hergebruik en vormen een belangrijk knelpunt voor de chemische recyclage. Hoewel onderzoek naar extractietechnieken voor een efficiënte verwijdering van additieven toeneemt, is het nog steeds een vrij onbekend terrein vanwege de grote verscheidenheid aan additieven, kunststoffen en verwijderingstechnieken.
Alan Barrios (CNRS) heeft zijn werk over de Fischer-Tropsch synthese naar lichte olefinen voorgesteld op de 2de “Chemical Research in Flanders” conferentie in Blankenberge. Lichte olefinen zijn belangrijke platformmoleculen in de chemische industrie die geproduceerd kunnen worden via Fischer-Tropsch synthese uit syngas in de aanwezigheid van een katalysator.
Op 25 september 2019 vond de PSYCHE kick-of meeting met de adviesraad plaats aan Universiteit Gent. De PSYCHE partners verwelkomen graag de volgende bedrijven in de adviesraad: AVGI, Comet Traitements, Dow, Engie, Ematco, Galloo, Indaver, Ostend Basic Chemicals, Recticel, Suez, Total Feluy, Unilin en Vanheede. De PSYCHE adviesraad zal iedere 6 maanden samenkomen en afgezien van de bedrijfspartners zullen ook de PSYCHE geassocieerde partners (Catalisti, Greenwin en Matikem) uitgenodigd worden.
Sibel Ugduler (UGent) heeft haar werk over voorbehandeling met solventen voorgesteld op het 23ste ACS “Annual Green Chemistry & Engineering Conference” in Reston, Virginia (VS). Deze internationale conferentie kent wereldwijde faam in het veld van groene chemie en duurzaamheid. Op de conferentie heeft Sibel solventgebaseerde technieken voorgesteld voor de voorbehandeling van kunststofafval en de uitdagingen die gepaard gaan met de verwijdering van additieven uit kunststofafval.
Het PSYCHE-project gaande over de omzetting van kunststofafval naar basischemicaliën via vergassing en daaropvolgende Fischer-Tropsch synthese heeft Europese financiering gekregen via het Interreg programma France-Wallonie-Vlaanderen (totaal budget van 2.6 miljoen euro). Het project, van start gegaan op 1 juli 2018, is een samenwerking tussen Universiteit Gent, Université Catholique de Louvain (UCL), Ecole National Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Centre Nationale de la Recherche (CNRS) en CERTECH. Universiteit Gent staat in voor de coördinatie van het project. Cofinanciering wordt voorzien door de provincie Oost-Vlaanderen, de provincie West-Vlaanderen, het Waals Gewest en de Direction Générale Opérationelle de l’Economie, de l’Emploi et de la Recherche (DGO 6, Waals Gewest).