A probléma, kihívás bemutatása, amelyre a kutatási projekt választ kíván adni
Az európai vegyipar, mely széleskörben használt, fontos anyagokat állít elő, az egyik legnagyobb – ám mindeközben az egyik legszennyezőbb iparágnak számít. A legtöbb vegyi anyagot fosszilis tüzelőanyagokból állítják elő olyan folyamatok során, melyeknél hatalmas mennyiségű CO2 képződik és kerül az atmoszférába, ezzel hozzájárulva a klímaváltozáshoz.
Az Európai Unió nagy kihívást jelentő klímaváltozási célok iránt köteleződött el, illetve az ENSZ Fenntartható Fejlesztési Céljai szintén fókuszt helyeznek a fenntartható iparágak fejlesztésére. Ezen célok eléréséhez új és diszruptív technológiákra van szükség – a meglévő technológiák továbbfejlesztése egyszerűen nem lesz elég.
A kutatási projekt célkitűzései
A FlowPhotoChem projekt keretében olyan új módszerek kerülnek kifejlesztésre, melyekkel az ipar számára hasznos vegyi anyagokat lehet előállítani széndioxid (CO2) és napfény felhasználásával. Hatalmas lehetőség rejlik abban, hogy az üzemanyagok és hasznos vegyi anyagok előállítására használt fosszilis tüzelőanyagok nagy részét kiváltsuk napenergia és fejlett katalizátorok használatával. Utóbbiak használatával a CO2-t átalakíthatjuk például etilénné, mely a műanyagok egyik prekurzora. A FlowPhotoChem projekt a legfontosabb kihívásokra keresi a választ, ezáltal elérve a hatékonyabb napfény menedzsmentet, valamint hatékonyabb reaktorok és tartósabb katalizátorokat kifejlesztését.
A kutatási projekt legfontosabb tevékenységei
A FlowPhotoChem projekt keretében olyan új technológia kerül kidolgozásra, mely során koncentrált napfény felhasználásával a CO2-t etilénné alakítjuk.
A projekt során:
- 3 moduláris flow reaktor típus kerül kifejlesztésre (egy foto-elektromkémiai (PEC), egy foto-katalitikus (PC) és egy elektrokémiai (EC));
- fejlett számítógépes modellezés felhasználásával megfizethetőbb és tartósabb katalizátorokat felfedezése és a reaktor teljesítmény optimalizálása,
- egy integrált demonstrátor reaktor kifejlesztése a moduláris flow reaktorokból, mellyel etilént – egy értékes vegyi anyagot – állítunk elő napenergia és CO2 felhasználásával.
Várható eredmények, TRL szint
A FlowPhotoChem projekt fő fókusza innovatív, fenntartható módszerek fejlesztése etilén előállításra. Az etilént széles körben használják polietilén előállítása során és egyre nagyobb piaci igény mutatkozik rá. Mindez egy koncepció-igazoló folyamat lesz – mivel a projekt keretében kifejlesztett technológia a jövőben akár más vegyi anyagok előállítására is alkalmas lehet. A FlowPhotoChem projekt egy integrált demonstrátor reaktort fog kifejleszteni, mely CO2 és koncentrált napfény felhasználásával állít elő etilént. Ez egy energia-igényes folyamat, így új katalizátorokra, membránokra és reaktorokra lesz szükség. Három féle moduláris flow reaktor (PEC, PC és EC) lesz kifejlesztve, melyeket a demonstrátor reaktorba fogunk integrálni. Emellett új katalizátorokat és membránokat állítunk elő, melyek olcsóbbak és tartósabbak a mai legjobb opcióknál. A fejlett számítógépes modellezés fogja az alapját képezni a katalizátorok kifejlesztésének, valamint a reaktor konfigurálásának, optimalizálásának és üzemeltetésének.
Projekt partnerek – akadémia és ipar
- Galwayi Egyetem
- Valenciai Műszaki Egyetem
- Katalóniai Kémiai Kutatási Intézet
- Svájci Állami Technológiai Intézet
- Johnson Matthey
- MEMBRASENZ Gmbh
- Helmholtz Zentrum Berlin
- Német Légtéri Központ
- Leitat Technológiai Központ
- ThalesNano Zrt.
- Amsterdami Egyetem
- Kyambogo Egyetem
A kutatás folytatási irányainak, új projekteknek és kooperációs lehetőségeinek bemutatása
A kutatási projekt során szerzett tapasztalatok egy a vegyiparban közvetlenül alkalmazható eljárás alapjaként szolgálhatnak. Ezért a projekt sikeres teljesítése új ipari együttműködések kialakulását, illetve a technológia ipari implementációját vonhatja maga után.
A projekt során készített elektrolizáló cellák, illetve a kísérletek során nyert tapasztalatok további elektrokémiai technológiák fejlesztését alapozzák meg. Ilyen lehet például a metán elektrokémiai oxidációja vagy a nitrogén elektrokémiai redukciója.
