Skip to main content

Departments

J2-1723 Katalitska pretvorba lignina v bio-osnovane polimerne gradnike z uporabo CO2 (CaLiBration)

 

Vodja projekta:

Dr. Blaž Likozar

 

Naslov:

Katalitska pretvorba lignina v bio-osnovane polimerne gradnike z uporabo CO2 (CaLiBration)

 

Osnovni podatki glede financiranja:

Projekt financira ARRS v okviru cenovne kategorije C za obdobje treh let v obsegu 2.469 letnih ur. Pričetek financiranja je 1. 7. 2019.

 

Vsebinski opis projekta:

Povzetek raziskovalnega projekta Biomasa je poleg CO edini obnovljiv ogljikov surovinski vir. Medtem ko se delež pridobljene obnovljive energije v celoti opazno veča, temu ni tako za različne ogljikove snovi/proizvode, ki predstavljajo temelje našega vsakodnevnega življenja, na primer plastike, smole, gume itd. Podatki kažejo celokupno zgolj majhno povečanje bio-osnovanega deleža pri kemijski industriji v EU28, in sicer od 6 % v 2008 do 7% v 2015. Slednje je posledica dejstva, da biomasa težko tekmuje z različnimi neobnovljivimi surovinami (npr. nafto) pri proizvodnji razširjenih petrokemijskih spojin. Razlog je prav tako v tem, da nekatere izmed najbolj razširjenih bio-plastik, npr. bioosnovana poli-mlečna kislina (PLA), niso neposredni nadomestki (»drop-in«), kar pomeni, da se bodo njihove uporabne lastnosti razlikovale, trgi niso dobro razviti, poleg tega pa potrošniki tudi niso dodobra osveščeni o njih. Po drugi strani pa bi imela proizvodnja nadomestnih bio-osnovanih spojin prednost v tem, da bi bila celotna veriga vrednosti že vzpostavljena od sestavnic (npr. polimerizacija) naprej, pa vse do trgov. Aromatske spojine z vezanimi skupinami, kot so na primer ftalne kisline, benzojska kislina itd., so v svetovnem merilu proizvedene v ogromnih odjemnih količinah, da bi s tem naslovili povpraševanje po poliestrih, poliamidih itd., ki še vedno zlagoma narašča. Medtem ko se nekatere od teh pridobiva iz sladkorjev, je lignin, ki predstavlja občuten delež biomase, pregovorno podcenjen za razliko od ogljikovih hidratov. Slednji je še vedno pretežno sežgan, pa vendar so postopki razklopa lignina, pa tudi proizvodi, ki sledijo »najprejlignin« pristopom k ločevanju ali odstranjevanju lignina v obstoječi papirni industriji, na sorazmerno visokih ravneh tehnološke zrelosti. Pa vendar ostaja ključen inženirski izziv, kako nadalje pretvoriti te snovne tokove onkraj enostavne uporabe kot bio-gorivo, kar pa je najbolj omejeno zaradi velike pestrosti aromatov. Slednja se zmanjša npr. z obdelavo z vodikom, a se še vedno ne more primerjati s sorazmerno čistimi tokovi pri predelavi nafte. Obdelava z vodikom pa posledično prav tako poslabša gospodarnost. Iz lignina izhajajoči aromatski gradniki imajo tako različne vezane skupine na celo do 4 ogljikovih atomih v obroču, t.j. hidroksilne, metoksilne, alkilne, alkenilne in druge. CaLiBration cilja na naslavljanje aromatske pestrosti z razvojem dveh kemijskih pristopov, osnovanih na razklopljenih gradnikih lignina, ki jih bomo nadalje pretvorili: 1. Ftalne kisline s skupinami. 2. Benzojska kislina s skupinami. V CaLiBration bomo uporabili več-ravenski, večstranski in več-disciplinaren inženirski pristop: 1. od trpežnih snovi za heterogeno katalizo do načrtovanja reaktorskih enot. 2. od ab initio atomističnega popisa reakcij do povezave z računsko dinamiko tekočin. 3. od reakcij benzena/fenolov do pretvorbe dejanskega olja pri pirolizi. 4. o d priprave spojin do uporabe v končnih tržnih sestavnicah. 5. o d pretvorb iz biomase izhajajočih vmesnih proizvodov do odkritij pretvorbenih poti za iz nafte izvirajoče aromate. 6. od kemijske reakcijske kinetike do upoštevanja termodinamičnih ravnotežij/prenosnih pojavov. 7. od  poenostavljenih opisnih napovedi do visokozmogljivega računskega rešetanja katalizatorjev. 8. o d majhnih praškastih katalizatorjev do stisnjenih zrnatih snovi, odpornih na strig. CaLiBration tako prvenstveni cilja na razvoj katalizatorjev, reakcij in na širše izzive cepitve obstojnih vezi (npr. CO ). Uporabili bomo ab initio popise za obsežno rešetanje snovi, vrednotenje reakcijskih poti, ne nazadnje pa tudi več-ravensko izboljševanje postopkov. Katalizatorji bodo osnovani na oplaščenih ogljikovih podlagah (npr. grafenu) z nanesenimi skupki Lewisovih kislin/žlahtnih kovin (na primer paladijem, rodijem, rutenijem itd.).

 

Sestava projektne skupine s povezavami na SICRIS:

Na Kemijskem inštitutu v projektni skupini sodelujejo:

 
151268Dr.Avasthi KalpanaKemijsko inženirstvoRaziskovalec2019
250850Dr.Bajić MarijanKemijsko inženirstvoRaziskovalec2019
303124Dr.Berčič GorazdKemijsko inženirstvo / Kataliza in reakcijsko inženirstvoRaziskovalec2019
452432Dr.Bjelić AnaKemijsko inženirstvoRaziskovalec2019
537381Dr.Cajnko Miša MojcaKemijsko inženirstvoRaziskovalec2019
606259Dr.Fele Žilnik LjudmilaKemijsko inženirstvo / Separacijski procesiRaziskovalec2019
734342Dr.Huš MatejKemijsko inženirstvoRaziskovalec2019
827687Dr.J. Grojzdek EditaKemijsko inženirstvoRaziskovalec2019
938177 Levanič JakaGozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo / LesarstvoMladi raziskovalec2019
1025446Dr.Likozar BlažKemijsko inženirstvoVodja2019
1152410 Medvešček DašaGozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo / PapirništvoRaziskovalec2019
1250007 Osolnik UršaGozdarstvo,  lesarstvo in papirništvoRaziskovalec2019
1311223Dr.Oven PrimožGozdarstvo,  lesarstvo in papirništvoRaziskovalec2019
1429399Dr.Pohar AndrejKemijsko inženirstvoRaziskovalec2019
1512041Dr.Poljanšek IdaKemijsko inženirstvo / Polimerno inženirstvoRaziskovalec2019
1630758Dr.Vek ViljemGozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo / LesarstvoRaziskovalec2019
1706345Dr.Zule JanjaGozdarstvo,  lesarstvo in papirništvo / PapirništvoRaziskovalec2019
 
  

 

Faze projekta in njihova realizacija:

Bibliografske reference, ki izhajajo neposredno iz izvajanja projekta

Prve objave so planirane v letu 2020.

Logotip ARRS:

Accessibility(CTRL+F2)
color contrast
text size
highlighting content
zoom in