ΚΑΙΝΟΤΟΜΟΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΟΗΓΜΕΝΗΣ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ και ΕΚΠΟΜΠΩΝ CO2: ΠΛΗΡΗΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΟΥΣ ΣΕ ΑΙΘΥΛΕΝΙΟ

 

Σύντομη περιγραφή

Ένας επιχειρηματικός και τρεις ερευνητικοί φορείς, των οποίων τα ενδιαφέροντα και οι στόχοι βρίσκουν κοινούς τόπους και συγκλίνουν στα πλαίσια του προτεινόμενου έργου, θα συμπράξουν με πρωτεύοντα στόχο την ανάπτυξη, σχεδιασμό και επίδειξη σε Πιλοτική Κλίμακα μιας καινοτόμου, αυτοτελούς και αυτοματοποιημένης διεργασίας η οποία θα παράγει αιθυλένιο (C2H4) από την πλήρη μετατροπή του βιοαερίου (στο σύνολό του: CO2+CH4), ή από εκπομπές CO2. Το αιθυλένιο είναι μόριο υψηλής προστιθέμενης αξίας και μεγάλης οικονομικής σημασίας, η “κινητήριος δύναμη” της Πετροχημικής Βιομηχανίας, μέσω του οποίου παράγονται δεκάδες προϊόντα πολλαπλών χρήσεων. Η συνολική διεργασία, αποκλειστικής μας επινόησης, βασίζεται σε εξέλιξη και συνθετική βελτιστοποίηση τεχνολογίας που αναπτύχθηκε από Ελληνική ερευνητική ομάδα με συν-εφευρέτη τον Συντονιστή της παρούσας πρότασης.
Ο νέος σχεδιασμός βασίζεται σε δυο καταλυτικούς αντιδραστήρες που θα λειτουργούν συνεργατικά: έναν που θα επιτυγχάνει την οξειδωτική σύζευξη του μεθανίου (ΟΣΜ) προς παραγωγή C2H4 και έναν που θα επιτελεί την υδρογόνωση του CO2 (Υ-CO2) ώστε να μετατρέπει το CO2-περιεχόμενο του βιοαερίου, ή άλλων εκπομπών CO2, σε CH4 τροφοδοτώντας τον προηγούμενο. Με τον τρόπο αυτό το σύνολο του βιοαερίου, ή όποιες ανεξάρτητες εκπομπές CO2, δύνανται να μετατρέπονται σε αιθυλένιο. Η καταλυτική οξειδωτική σύζευξη του μεθανίου ως γνωστόν περιορίζεται ως προς την απόδοσή της (yield <25%) από εγγενείς παράγοντες. Όμως, η διεργασία που αναπτύσσουμε αντιπαρέρχεται αυτούς τους περιορισμούς μέσω ενός βρόγχου ταχείας ανακύκλωσης των αερίων, εντός του οποίου πέραν των αντιδραστήρων δραστηριοποιούνται και ειδικοί εκλεκτικοί διαχωριστές (μοριακά κόσκινα) που διαχωρίζουν (και έτσι προστατεύουν από περαιτέρω οξείδωση) το ανά κάθε κύκλο παραγόμενο C2H4, οδηγώντας το σύστημα σε υπερδιπλάσιες αποδόσεις. Η καινοτόμος διεργασία θα εφαρμοστεί αρχικά σε πειραματική κλίμακα (δυναμικότητας ~10 L/h παραγόμενου C2H4), και κατόπιν συστηματικής πειραματικής βελτιστοποίησης των λειτουργικών παραμέτρων (θερμοκρασίες αντιδραστήρων/μοριακών κοσκίνων, ρυθμός ανακύκλωσης του αντιδρώντος μίγματος στον βρόγχο σε σχέση με την παροχή τροφοδοσίας, ποσότητες καταλυτών και μοριακών κοσκίνων) με τροφοδοσία προσομοιωμένου βιοαερίου, θα αναπαραχθεί σε Πιλοτικό μέγεθος, 1-2 τάξεις μεγέθους μεγαλύτερης δυναμικότητας και θα λειτουργήσει τροφοδοτούμενη με πραγματικό βιοαέριο, μετά τον καθαρισμό του τελευταίου από τις όποιες ποσότητες H2S εμπεριέχει, διαπερνόντας το από προσροφητικές κλίνες μεσοπορώδους πυριτίας δικής μας προέλευσης. Πέραν της ανάπτυξης /επίδειξης της καινοτόμου Πιλοτικής διεργασίας, το έργο αποσκοπεί και στην παραγωγή νέας γνώσης στους τομείς της ετερογενούς κατάλυσης και των υλικών, μέσω των παρακάτω διακριτών στόχων: (i) Ανάπτυξη καινοτόμων καταλυτών ΟΣΜ του τύπου Li-ZrxCe1-xO2-δ/(MCM-41 ή SB-15), δομικά ενισχυμένων σε σχέση με τον καταλύτη αναφοράς Li-ZrO2, και παρασκευασμένων με προηγμένες μεθόδους. Οι εμπλεκόμενες ερευνητικές ομάδες έχουν τεράστια εμπειρία και έχουν αναπτύξει καινοτόμο τεχνογνωσία σε μεθόδους παρασκευής υλικών εξειδικευμένων ιδιοτήτων και στην βελτίωση της καταλυτικής απόδοσης. (ii) Ανάπτυξη καινοτόμων καταλυτών υδρογόνωσης του CO2, αποδοτικών και εκλεκτικών προς CH4, με βάση μονο- ή δι-μεταλλικά νανο-σωματίδια Ru(-Ni) διεσπαρμένα σε δραστικούς οξειδοαναγώγιμους φορείς μικτών οξειδίων των μετάλλων Al, Ce, Zr,Ti ή/και σε μεσοπορώδεις πυριτίες (MCM-41, SB-15), έρευνα που βρίσκεται σε εξέλιξη στο ΠΚ και τα προκαταρκτικά αποτελέσματα εμφανίζονται υψηλά υποσχόμενα. Το έργο επίσης αποσκοπεί στην αποτελεσματική και ουσιαστική σύμπραξη ερευνητικών φορέων με επιχειρηματικούς φορείς και στην εκτεταμένη ανταλλαγή τεχνογνωσίας μεταξύ τους. Δυνητικοί χρήστες της καινοτόμου διεργασίας για επιτόπια αξιοποίηση των “παραπροϊόντων” τους υπό περιβαλλοντικούς όρους, είναι οι πάσης φύσεως μονάδες παραγωγής βιοαερίου, και οι μονάδες που σχετίζονται με εκπομπές CO2 από την χρήση ορυκτών καυσίμων.

Μελέτες

No items found