< Terug naar vorige pagina

Project

Energy and Chemicals through Pyrolysis of Thermoplastic Polymers: Kinetics and Reactor Design (Energie en chemicaliën via pyrolyse van thermoplastische kunststoffen: kinetica en reactorontwerp)

De recyclage van kunststofafvalstromen wint aan belang, enerzijds door de toenemende beperkingen op het storten ervan, en de bijhorende stijging van de heffingen; en anderzijds door het belang van een duurzame benadering waarbij de besparing van grondstoffen en energie in dit geval centraal staan.
 
Bij de verwerking van kunststofafval dient een onderscheid gemaakt te worden tussen primaire recyclage (bij de producent zelf, voor zuivere productiescraps), secundaire recyclage (in specifieke bedrijven voor productieafval en post-consumer afval), en tertiaire recyclage, waarbij vooral de valorisatie van de energie-inhoud van de kunststoffen (polymeren en elastomeren) wordt beoogd. Toepassingen zijn er in verbranding met energieopwekking en coverbranding in cementovens of hoogovens. Bij deze verbranding of coverbranding dienen de betrokken installaties aan de zeer strenge emissienormen voor afvalverbranding te voldoen. De aanwezigheid van polluenten in de kunststofafvalstromen - zoals zware metalen (pigmenten), mogelijke brandvertragers (Br, Sb, P, ) en vluchtige organische componenten gevormd door onvolledige verbranding - vereisen hierbij de grootste aandacht en maken daarenboven een efficiënterookgasbehandeling noodzakelijk. Als aanvullende verwerkingsvorm wordt meer en meer beoogd de kunststoffen te recycleren als chemicaliën, grondstof voor gelijkaardige producten of alsnog als energiebron. 
 
Bij de alternatieve routes wordt voornamelijk gedacht aan thermische ontbinding van de kunststoffen, bijvoorbeeld door pyrolyse. Als belangrijkste milieuvoordelen gelden (i) de lage temperatuur (350 - 500°C),waarbij polluenten niet vervluchtigen doch in de vaste koolrest achterblijven, (ii) het ontbreken van verbrandingsproducten door de werking in inerte atmosfeer, en (iii) de mogelijkheid kleinschalig te werken omwille van de relatieve eenvoud van de volledige installatie. 
 
Het doctoraatsonderzoek beoogt de thermische valorisatie van kunststofafval via diverse aspecten:
-      een evaluatie van de impact van de vigerende wetgeving op de evolutie van deze sector
-      een kritisch literatuuronderzoek, met bepaling van de respectievelijke sterke en zwakke punten van voorgaande onderzoeken, en het bepalen van een finale onderzoeksstrategie (methodes, analysetechnieken, e.a.)
-      een initiële screening van de mogelijke kunststofafvalstromen naar hun potentiële inzet bij het waste to chemicals concept: hierbij wordt gedacht aan PE, PP, PS, PET, polycarbonaat, rubbers en mogelijke bio-polymeren
-      een aflijning van de target polymeren en/of elastomeren
-      volledige karakterisering van de ontbinding (isotherm, dynamisch, reactor) voor het bekomen van (i) kinetische uitdrukkingen, (ii) productidentificatie in functie van variërende werkingsvoorwaarden, en (iii) massa- en energiebalansen voor de processen
-      volledige karakterisering van de gevormde producten en de mogelijke en/of vereiste opwaardering naar herbruikbaarheid
-      selectie van de reactortypes, met a priori een voorkeur voor wervelbedreactoren indien deze toelaten de werkingsvoorwaarden te garanderen
-      experimentele analyse van de werkingsvoorwaarden in dergelijke reactoren
-      bepalen van de essentiële parameters (menging, verblijftijd, temperatuur, ) versus de vereiste omzetting
-      de finale combinatie van de deelonderzoeken in een praktijkgerichte ontwerpmethode, inclusief berekeningsmodellen 
-      de selectie op technische en economische basis, waarbij tevens de valorisatie van de producten in rekening dient gebracht te worden
Datum:1 feb 2010 →  17 sep 2013
Trefwoorden:Polymers
Disciplines:Anorganische chemie, Organische chemie, Theoretische en computationele chemie, Andere chemie
Project type:PhD project