GRENSOVERSCHRIJDEND SAMENWERKINGSPROGRAMMA

Met steun van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling

PSYCHE

Kerngegevens

Projectleider

Universiteit Gent
Sint-Pietersnieuwstraat 25
9000 Gent
BELGIE

Contactpersoon

Guy Marin

Begindatum

01-07-2018

Einddatum

31-12-2022

Budgettaire elementen

Totaal Budget
2 557 637,03 €

Website:

https://psycheplastics.eu/





PSYCHE

Conversion de déchets plastiques en composés chimiques d’intérêt via gazéification

axe1

Categorie

Project

Specifieke doelstelling van het programma

Versterken van het onderzoek en de innovatie van de grensoverschrijdende zone in de strategische sectoren en de sectoren met een sterke complementariteit

Domein van bijstandsverlening

Onderzoeks- en innovatieactiviteiten in openbare onderzoekscentra en kenniscentra, met inbegrip van netwerking


Plastics maken integraal deel uit van het hedendaagse maatschappijmodel. Men verwacht dat de plasticproductie tegen 2050 zal verviervoudigen.  Het huidige beheer van het geproduceerde afval (begraving, verbranding) is niet houdbaar, noch voor het milieu, noch economisch. Aangezien er voor bepaalde soorten plasticafval nog geen enkel volledig voldragen chemisch recyclageproces bestaat, is de commercialisering van een procedé dat het mogelijk maakt om grondstoffen te fabriceren uit plasticafval duidelijk het overwegen waard. Dit thema is voor de grenszone des te belangrijker gezien de dichtheid van de betrokken ondernemingen. Het doel van het project PSYCHE is de productie uit plasticafval van chemische basisverbindingen (olefinen) die in de chemische industrie kunnen worden hergebruikt. Een eerste deel van het project is gericht op het ontwikkelen en aantonen van de haalbaarheid van een innovatieve technologie om verschillende stromen plasticafval te vergassen. In het tweede deel van het project wordt het geproduceerde synthesegas via het Fischer-Tropsch procedé omgezet in chemische basisverbindingen. Er wordt een technisch-economische evaluatie uitgevoerd in combinatie met een milieuanalyse die de levenscyclus evalueert. Het project draait om de chemische recyclage van plasticafval.
Tot slot wil het project PSYCHE ook een antwoord bieden op de uitdagingen van de mobiliteit en de opleiding van jonge onderzoekers.

Rapporteringsdatum 10-05-2021

Het PSYCHE project richt zich op de productie van belangrijke basischemicaliën (olefienen) uitgaande van kunststofafval voor hergebruik binnen de chemische industrie. Een techno-economische analyse en duurzaamheidsanalyse zullen ook uitgevoerd worden. In een eerste deel van het project (WP3) zal een innovatieve technologie voor de vergassing van verschillende stromen kunststofafval aangetoond worden. Aan UGent (LCPE) werd de voorbehandeling van kunststofafval bestudeerd aan de hand van verschillende fysische en chemische methodes om de recyclagemogelijkheden voor kunststoffen te vergroten. Deze methoden werden toegepast voor het verwijderen van verschillende types heterogene bestanddelen zoals additieven, kleurstoffen, lijmen en andere. Aan UGent (Laboratorium voor Chemische Technologie, LCT) werden de in het vorige semesters gestarte literatuurstudie en review artikel grondig aangepast voor publicatie. De gevalideerde 0D Computational Fluid Dynamics (CFD) simulaties werden uitgebreid naar zowel 2D als niet-reactieve 3D simulaties. Experimenteel werk om het snelheidsprofiel in de vortexkamer te bepalen via de Particle Image Velocimetry (PIV) techniek werd opgestart. Aan UCL werd de multischaalmodellering van de kunststofvergassing in de vortexkamer bekeken met radiale multi-zone uitvoering. Een CFD model werd ontwikkeld en schaaloverbruggende strategieën werden toegepast. Specifieke experimenten in de vortexkamer werden uitgevoerd, inclusief droge en natte sproeidroogtesten, welke toelaten stap voor stap de verschillende aspecten van de het CFD reactormodel te valideren. Het tweede deel van het project (WP4) richt zich op de katalytische omzetting van het verkregen syngas naar basischemicaliën via het Fischer-Tropsch proces. Het werk aan CERTECH rond de opzuivering van syngas vormt de link tussen de vergassing (UGent/UCL) en het Fischer-Tropsch werk (UCCS/UGent). De doelstellingen voor de onzuiverheden werden bepaald in samenwerking met UGent en UCCS. Aan UCCS werden verschillende ijzergebaseerde katalysatoren ondersteund met silica of met zirconium gesynthetiseerd welke de studie van verschillende promotoren (mobiele metalen en alkali metalen) en verschillende reactiecondities toelaten. Het hoofddoel voor dit project is de ontwikkeling van nieuwe katalysatoren en processen voor de directe omzetting van syngas naar lichte olefienen onder milde reactiecondities (P=1-5 bar). Het process en de katalysatoren zullen geoptimaliseerd worden aan de hand van syngas dat geproduceerd wordt uit de vergassing van kunststofafval door gebruik te maken van een multischaal aanpak dat start bij het katalysatorontwerp, optimalisatie, katalytische testen, SSITKA transient experimenten, en het modelleren van de actieve sites van microkinetiek. Kinetische modelleertechnieken en machine learning benaderingen aan UGent (LCT) bieden unieke inzichten om de ontwikkeling van nieuwe hoogperformante katalysatoren te ondersteunen. De in het LCT aanwezige Single Event MicroKinetics (SEMK) code voor de kobalt gebaseerde Fischer Tropsch synthese werd uitgebreid voor het beoordelen van prestatiekenmerken (zoals conversieselectiviteisgedrag) van ijzergebaseerde katalysatoren die ontwikkeld werden aan UCCS. Het single event model werd gebruikt voor de analyse van de impact van atomische chemisorptie enthalpieën op de kinetiek. Bovendien wordt een neurale network aanpak onderzocht welke de resultaten van het SEMK model kan aanvullen om de effecten van de bedrijfsomstandigheden op de performantie van de katalysator te bestuderen. Voor het project werd ook een industriële adviesraad opgesteld, bestaande uit Indaver, Vanheede, Suez, Galloo, Comet Traitement, Unilin, Recticel, Dow, Total Feluy, AVGI, Engie, Ematco, Ostend Basic Chemicals, Fost Plus, ArcelorMittal, Tivaco, Bonduelle en Telene SAS. Additionele bedrijven kunnen nog steeds toetreden tot de adviesraad. Op 25 september 2019 vond een kick-off meeting plaats met de industriële adviesraad waarbij een eerste introductie tot het project werd gegeven. Sindsdien vindt er om de 6 maanden een consortium meeting plaats in aanwezigheid van de adviesraad. In totaal vonden er al 4 meetings plaats met de adviesraad (inclusief kick-off meeting). Op deze consortium meetings wordt er aan de leden van de adviesraad en de geassocieerde partners inhoudelijke informatie gegeven met betrekking tot het project en is er mogelijkheid tot discussie met de project partners. Binnen het project wordt er jaarlijks een workshop georganiseerd rond de verschillende hoofdthema’s waarop een breed industrieel publiek (inclusief de leden van de adviesraad) wordt uitgenodigd. De bedoeling hierbij is om enerzijds het project bij de industrie bekend te maken en anderzijds om waardevolle aanvulling te hebben van de industrie aan de hand van hun praktijkkennis op het wetenschappelijk kader van de workshops. Een eerste workshop rond het thema ‘Voorbehandeling van kunststofafval’ vond plaats op 8 mei 2019 te Gosselies tijdens het “Greenwin International Conferences Green Chemistry – White Biotechnology”. In totaal namen er 39 deelnemers deel aan de workshop afkomstig uit de 3 verschillende programmagebieden of zelfs daarbuiten. Een tweede workshop rond het thema ‘Vergassing en vortexreactortechnologie’ vond plaats op 14 mei 2020 via Microsoft Teams. In totaal namen er 95 deelnemers deel aan deze workshop. Een derde workshop rond het thema ‘Opzuivering van syngas’ staat gepland voor 10 mei 2021, eveneens via Microsoft Teams. Binnen het project worden er jaarlijks ook een serie van twee gastlezingen georganiseerd voor alle geïnteresseerde onderzoekers van de verschillende projectpartners. Een eerste serie gastlezingen werd georganiseerd op 14 mei 2019 bij UGent: één rond Fischer-Tropsch (Andrei Khodakov, UCCS) en één rond vergassing (Juray De Wilde, UCL). Een tweede serie gastlezingen werd georganiseerd op 28 mei 2020 via Microsoft Teams rond opzuivering van syngas (Lilia Ben Mustapha, CERTECH) en rond vortex reactor technologie (Kevin Van Geem, UGent). Deze tweede serie gastlezingen werden als webseminarie op de PSYCHE website geplaatst en zijn eveneens beschikbaar als Youtube video’s.