Wydajne energetyczne paliwa ekologiczną alternatywą dla przemysłu chemicznego
Obecnie produkcja chemiczna polega głównie na paliwach kopalnych, jednak celem projektu finansowanego ze środków UE jest udowodnienie, że alternatywna energia może posłużyć intensyfikacji produkcyjnych procesów chemicznych i wyeliminować potrzebę korzystania z ropy i gazu. W projekcie ALTEREGO analizowane są trzy alternatywy — energia pozyskana z energii elektrycznej (mikrofale), ultradźwięki i nietermalna plazma wyprodukowana z użyciem mikrofal. Celem tej analizy jest wprowadzenie ekologicznych rozwiązań do przemysłu chemicznego. „Paliwa kopalne, takie jak ropa czy gaz, stanowią ponad 80% całej energii zużywanej przez przemysł chemiczny. Technologie napędzane paliwami kopalnymi korzystają z nagrzewania bezpośredniego, aby pozyskać energię do reaktorów chemicznych. Nagrzewanie bezpośrednie jest jednak nieefektywne pod względem termodynamicznym”, wyjaśnia Andrzej Stankiewicz, koordynator projektu ALTEREGO. „Poprzez opracowanie nowych sposobów produkcyjnych korzystających z przyjaznych dla środowiska form energii bez udziału paliw kopalnych projekt ALTEREGO sprzyja realizacji unijnych celów klimatycznych i środowiskowych”, mówi Stankiewicz. „W dłuższej perspektywie zakładamy, że europejski przemysł chemiczny, a nawet globalny sektor chemiczny, będzie korzystać wyłącznie z zielonej elektryczności jako głównego źródła energii”, dodaje. Georgios Stefanidis, kierownik techniczny projektu, wymienia procesy realizowane w ramach projektu ALTEREGO. „Analizujemy nowe procesy, w tym ekstrakcję rozpuszczalnika poprzez ultradźwięki, krystalizację, enzymatyczną destylację reaktywną, gazyfikację biomasy wspomaganą plazmowo i odwrotną konwersję parą wodną w celu konwersji CO2 do metanolu oraz syntezę substancji czynnej leku za pomocą mikrofal. Otrzymaliśmy wiele intersujących wniosków naukowych dotyczących wpływu tych alternatywnych źródeł energii na inne reakcje chemiczne oraz na zjawisko przenoszenia ciepła i masy. Opracowaliśmy również nowe prototypowe reaktory działające bardzo skutecznie w skali laboratorium i które można w przyszłości przekształcić na konkurencyjne technologie”, dodaje Stefanidis. Na przykład, reaktor hybrydowy do ekstrakcji rozpuszczalnika poprzez ultradźwięki został zademonstrowany w laboratorium akademickim i aktualnie wykorzystywany jest w laboratorium farmaceutycznym. Reaktor ten generuje oszczędności w surowcach na poziomie do 50% i umożliwia efektywniejsze gospodarowanie zasobami nawet o 80%. „Dzięki temu procesowi pokazaliśmy, że ekstrakcję można poprawiać o wskaźnik 8,5 w porównaniu do ekstrakcji w cichych mikrokanałowych warunkach i o wskaźnik 20 w porównaniu do ekstrakcji w warunkach wsadowych”, mówi Stefanidis. „Jednocześnie reaktory krystalizacji wspomaganej ultradźwiękami wykazały lepsze wskaźniki nukleacji i wydajności mikromieszania”. W projekcie ALTEREGO podjęto złożoną kwestię zestawienia kontrolowanego użycia alternatywnych form energii do wyprodukowania zielonego paliwa i procesów farmaceutycznych. „W jednym przypadku wybrana postać energii nie przyniosła oczekiwanych rezultatów w zakresie reakcji lub reakcyjnego procesu oddzielania, skutkiem czego było zastosowanie energii w innej postaci. Głównym wnioskiem z eksperymentu było to, że przed wyborem alternatywnej metody dla procesu należy znać element lub elementy, które powinny zostać zintensyfikowane. Na przykład, czy jest to kinetyka reakcji? Równowaga wody i pary? A może przenoszenie masy i ciepła”, podsumowuje Stankiewicz. W projekcie ALTEREGO prowadzi się aktualnie oceny techniczne i ekonomiczne oraz prace nad zwiększeniem skali tych procesów, jak również opracowywane są mapy drogowe komercyjnego wdrożenia tych procesów na niszowe rynki, które najbardziej skorzystają z tych innowacji.
Słowa kluczowe
ALTEREGO, substancje chemiczne, alternatywna energia, wydajność energetyczna, ultradźwięki, mikrofale, plazma, paliwa kopalne
