Műanyagból szénforrást hoznak létre az akkumulátoriparnak

A cél egy olyan nagy tisztaságú széntermék előállítása kísérleti üzemméretben, amely szerkezeti tulajdonságainak köszönhetően alkalmas lenne akkumulátorokban felhasználható aktív anyagnak. A projekt részeként laboratóriumi léptékben fel kell térképezni a teljes folyamatláncot az akkumulátorig. Az ipari partnerekkel való szoros együttműködés lehetővé teszi a kutatási eredmények gyors átültetését a gyakorlati alkalmazásokba. A ZSW a projekt hároméves időtartamára összesen mintegy 1 millió eurós támogatást kap a Szövetségi Gazdasági és Éghajlatvédelmi Minisztériumtól (BMWK).

A növekvő globális geopolitikai feszültségek és a Németország és Európa számára egyre bizonytalanabbá váló nyersanyagellátás miatt gyorsan új módszereket kell kidolgozni a nyersanyagok hatékony biztosítására. Ez különösen vonatkozik azokra a nyersanyagokra, amelyek az energetikai átmenet szempontjából nélkülözhetetlenek. Ugyanakkor az anyagciklusok lezárása jelentősen hozzájárul az üvegházhatású gázok semlegességének eléréséhez.

A CarbonCycle projekt kutatási megközelítése mindkettővel foglalkozik. Németországban ma a műanyaghulladékok nagyrészt energetikai hasznosításra kerülnek. A műanyagokban lévő szén az égetési folyamat során CO2-vé alakul, amely aztán a légkörbe kerül, és hozzájárul az éghajlatváltozáshoz. Ugyanakkor a szén, különösen grafit formájában, a mai elektromos járművek akkumulátorainak lényeges összetevője. A világ grafittermelésének mintegy 80%-át Kína adja.

A grafit az EU-ban kritikus nyersanyagként szerepel, és a kereslet a jövőben tovább fog emelkedni. A ZSW becslései szerint az elektromobilitás piaci felfutásához szükséges grafit iránti éves kereslet a közelmúltbeli alig 1 millió tonnáról 2030-ra 3-4 millió tonnára fog nőni. A CarbonCycle projektben alkalmazott magas hőmérsékletű forgókemencés termolízis ezért nagyszerű lehetőséget kínál a rugalmas és hatékony nyersanyagciklusok kialakítására – a CO2-kibocsátás lehető legnagyobb mértékű csökkentésére.

A korszerű műanyag pirolízissel ellentétben a magas hőmérsékletű forgókemencés termolízis nem a pirolízisolaj előállítására, hanem a szilárd szénre összpontosít. A ZSW tudósai oxigén hiányában a műanyagokat először akarják akár 900 °C-on szilárd, tiszta szénfrakcióvá és hidrogénben gazdag gázzá alakítani. A hidrogénben gazdag gáz a jövőben a metán pirolíziséből származó úgynevezett türkiz hidrogénhez hasonlóan alacsony szén-dioxid-kibocsátású üzemanyaggázként használható ipari folyamatokban. A metánpirolízishez képest azonban lényegesen alacsonyabb hőmérsékletre, kevesebb energiára van szükség.

A projekt során a ZSW-nél kezdetben laboratóriumi léptékben termolízisvizsgálatokat végeznek kiválasztott műanyagfrakciókkal, az előállított szénmintákat pedig elektrokémiai vizsgálatokkal elemzik az akkumulátorokban történő alkalmazása céljából. Az eredmények alapján a termolíziseljárást egy 5 kg/óra kapacitású kísérleti üzemméretben hajtják végre. A kísérlet során fontos eredményeket fognak gyűjteni a szénhozamról és összetételről, a hidrogénhozamról, az energiaszükségletről, valamint alapvető empirikus értékeket a folyamatszabályozásról és a felhasznált komponensek és anyagok megbízhatóságáról.

„Ezzel a projekttel azt szeretnénk bizonyítani, hogy a szén visszanyerése a meglévő ipari műanyaghulladékból technikailag lehetséges és gazdaságilag életképes. Ezt fontos hozzájárulásnak tekintjük az EU-szintű körforgásos gazdaság megvalósításához” – mondja Dr. Jochen Brellochs, a ZSW megújuló energiaforrások és folyamatok tanszékének kutatója. „Egyúttal egy új szénforrást használunk fel, amely legalább részben helyettesítheti az eddig használt fosszilis szenet” – folytatja Brellochs.

A projekt a teljes folyamatláncot lefedi és valamennyi érdekelt felet bevonja: a műanyagipartól mint nyersanyagszállítótól kezdve a széntermék előállítására szolgáló innovatív magas hőmérsékletű technológián át a közvetlen finomításig és feldolgozásig.

Forrás: dontwasteit.hu