Témoignage de réussite d'un client
Utilisation de NETZSCH Analyseurs thermiques simultanés pour convertir les déchets solides en matériaux énergétiques
Lisez la dernière histoire de réussite de notre client, le professeur Guozhao Ji, de l'Université de technologie de Dalian, en Chine ! Il s'agit de la conversion de déchets solides en produits de valeur au moyen de l'analyseur thermique simultané (STA) NETZSCH. Plusieurs articles scientifiques ont été publiés sur ce sujet.
Guozhao Ji, né en 1986, a obtenu son doctorat en génie chimique en 2014 à l'université de Queensland, en Australie. Il a obtenu une maîtrise et une licence en génie mécanique à l'université de Northeastern, en République populaire de Chine, respectivement en 2010 et 2008. Actuellement, en tant que professeur associé, il travaille à l'École des sciences et technologies de l'environnement de l'Université technologique de Dalian en Chine. Les recherches de M. Ji portent sur la gazéification des déchets solides, la modélisation cinétique des conversions thermochimiques, la capture duCO2 à haute température et les applications de la dynamique des fluides computationnelle dans les processus thermochimiques. Il est l'auteur de plus de 100 publications dans des revues à comité de lecture, de deux livres et de trois chapitres de livres, avec plus de 3 200 citations et un indice H de 35.
Dans les lignes qui suivent, M. Guozhao Ji nous donnera un aperçu de ses recherches sur la conversion des déchets solides en énergie.
“Grâce aux mesures précises effectuées à l'aide des instruments STA NETZSCH, nous obtenons une comparaison fiable de nos matériaux préparés, ce qui facilite non seulement la sélection des matériaux, mais fournit également des conseils ou une orientation pour la préparation des matériaux fonctionnels.”
Guozhao Ji : "Le laboratoire de recyclage des déchets solides du DUT se consacre à la conversion des déchets solides en produits de grande valeur pouvant être utilisés dans les secteurs de l'énergie, de l'environnement et des matériaux par le biais de réactions thermochimiques. Le laboratoire fournit des solutions, des équipements et des matériaux liés au traitement des déchets solides.
En 2019, nous avons envoyé des échantillons de sorbant deCO2 à NETZSCH Scientific Instruments Trading (Shanghai) Ltd. et NETZSCH a fourni un service de test très professionnel. NETZSCH Cette expérience formidable a encouragé notre coopération avec NETZSCH. En 2020, notre laboratoire a commandé un STA 449 F3 principalement destiné à tester le comportement de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition des déchets solides organiques. En 2021, notre laboratoire a acheté un STA 2500 pour tester le comportement de Processus de sorptionLa sorption est un processus physique et chimique par lequel une substance (généralement un gaz ou un liquide) s'accumule dans une autre phase ou à la limite de deux phases. En fonction du lieu d'accumulation, on distingue l'absorption (accumulation dans une phase) et l'adsorption (accumulation à la limite des phases).sorption duCO2 de nos matériaux fonctionnels qui seraient utilisés pour améliorer la gazéification des déchets solides. En 2023, un NETZSCH DSC 404 F3 a été acheté pour nous aider à mesurer les informations thermodynamiques pendant la PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse des déchets organiques ainsi qu'à identifier la Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase des déchets inorganiques pendant le processus de traitement thermique."
Dr. Ji, quels étaient les défis spécifiques que votre entreprise devait relever avant d'utiliser nos solutions et/ou quels problèmes vouliez-vous résoudre avec elles ?
- "Contrôle précis de la température : Nous avons mis au point un matériau fonctionnel utilisé pour la gazéification des déchets organiques. Ce matériau doit capturer leCO2 dans des conditions de gazéification et le libérer dans des conditions de régénération. La principale différence entre les conditions de gazéification et les conditions de régénération est la température. Pour la gazéification, la température est d'environ 700°C et pour la régénération, elle est d'environ 900°C. Afin de mesurer les performances de notre matériau fonctionnel, nous devons modifier la température fréquemment, rapidement et avec précision.
- Large échantillon de masse : Nous travaillons principalement sur le traitement thermique des déchets organiques, et les propriétés des déchets organiques varient dans une certaine fourchette. En raison de la faible uniformité des déchets organiques réels, les résultats du test TGA peuvent varier si nous prélevons un échantillon de quelques milligrammes seulement à chaque fois. Pour améliorer la représentativité du stock de déchets, nous devons prélever une plus grande quantité d'échantillon qui comprendrait chaque partie du déchet organique"
Pourquoi avez-vous choisi NETZSCH?
"La marque NETZSCH jouit d'une bonne réputation dans le domaine de la recherche. Nous lisons de nombreux articles de recherche dans le cadre de notre travail quotidien, et NETZSCH est la marque la plus fréquemment citée dans les sections consacrées à l'analyse thermogravimétrique dans les articles de journaux de recherche.
En outre, les instruments NETZSCH offrent un contrôle précis de la température, de la vitesse de montée et de l'environnement gazeux, ce qui a permis de réaliser des tests cycliques efficaces de notre matériau fonctionnel. Sur la base de notre étude limitée, NETZSCH a permis d'obtenir la plus grande quantité d'échantillons, ce qui a fourni des résultats plus stables ou reproductibles de la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition des déchets solides
Veuillez fournir un exemple précis de la manière dont vous avez utilisé nos solutions.
Les comportements de dégradation thermique des pneus usagés en sont un exemple.
"Avec la généralisation de l'automobile et le développement de la fabrication de pneus à l'échelle mondiale, une quantité importante de pneus usagés est produite. En raison de leur toxicité écologique et de leur résistance à la dégradation, les pneus usagés peuvent constituer une menace pour la santé humaine et l'environnement. La PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse est une voie prometteuse pour le traitement des pneus usagés. Elle permet non seulement de minimiser les déchets, mais aussi de générer des produits de valeur tels que le gaz de synthèse, le mazout et le charbon. L'analyse thermogravimétrique (TGA) est considérée comme une technologie efficace pour étudier le comportement thermique de la PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse des pneus usagés, y compris la température initiale, la température finale et la température maximale de la réaction de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse, etc. Les expériences TGA ont été réalisées à l'aide d'un NETZSCH STA 2500 et d'un NETZSCH STA 449 F3 . Environ 6 mg de matière première ont été chargés dans un creuseten céramique Al2O3et chauffés de la température ambiante à 600°C à trois vitesses de chauffage de 10, 20 et 30°C-min-1. L'azote a été utilisé comme gaz vecteur à un débit de 200 ml-min-1."
Le comportement de dégradation thermique des pneus usagés est décrit dans la figure 1. Il est clair que la principale réaction de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse du pneu usagé s'est produite dans la plage de température de 200°C à 500°C avec une fraction de perte de masse de 64%. Deux pics observés dans les courbes DTG, situés dans les plages de température de 300°C ~ 410°C et 410°C ~ 450°C, correspondent à la dégradation du principal composant du pneu usagé, le caoutchouc naturel et le caoutchouc synthétique. Lorsque la vitesse de chauffage augmente, la température initiale(Ts) de la réaction de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse, la température correspondant au taux de perte de poids maximal(Tmax) et la température finale(Te) de la réaction de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse présentent toutes une tendance à la hausse (tableau 1).
Tableau 1. Caractéristiques de la PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse ; paramètres de la PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse des pneus usagés à trois taux de chauffage différents
Taux de chauffage (◦C-min-1) | Ts(◦C) | Tmax(◦C) | Te(◦C) |
10 | 288 | 375 | 524 |
20 | 298 | 388 | 530 |
30 | 308 | 395 | 544 |
Les sorbants à base de CaO ont de vastes perspectives d'application dans le domaine de la capture du carbone avant combustion. Dans une réaction typique de production d'hydrogène par reformage à la vapeur, l'ajout de sorbants à base de CaO peut éliminer leCO2 généré in situ, rompre l'équilibre thermodynamique et augmenter la force motrice de la réaction, ce qui oriente la réaction vers la production d'hydrogène. La concentration et le rendement enH2 s'en trouvent améliorés. Cependant, en raison de leur tendance au FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage, il est nécessaire de doper des stabilisateurs inertes qui ont une température de Tamman élevée.
Les sorbants deCO2 à base de Ca nécessitent généralement des études sur les changements de poids au cours des réactions de carbonatation et de calcination sous desatmosphères de N2 ou deCO2 à des températures élevées (650°C-850°C) pour refléter la performance d'adsorption duCO2 et la cinétique d'adsorption du matériau. Dans cette étude, du laitier d'acier et du calcaire ont été mélangés pour préparer des sorbants à base de laitier d'acier. Nous avons testé la performance d'adsorption des sorbants à base de laitier d'acier à l'aide de la TGA (NETZSCH STA 449 F5 ).
Les résultats sont les suivants :
"Comme le montre la figure 2, la capacité d'adsorption de CO2 du CaO pur diminue rapidement (0,293CO2/g de sorbant à 0,097CO2/g de sorbant), alors que la capacité d'adsorption du sorbant préparé avec une concentration initiale d'acide de 2 mol/l montre un taux de diminution significativement réduit. En outre, la stabilité de l'absorbant est améliorée à mesure que la proportion de laitier d'acier dopé augmente. Les absorbants à base de laitier d'acier présentent également une meilleure performance globale d'absorption duCO2 sur 30 cycles. La figure 3 illustre également la variation du taux d'adsorption. Initialement, le CaO présente un net avantage en termes de taux d'adsorption. Cependant, avec l'augmentation du nombre de cycles, le taux d'adsorption du CaO diminue de manière significative, pour finalement se stabiliser à un niveau inférieur. En revanche, les sorbants dopés au laitier d'acier présentent une amélioration significative, l'effet devenant plus prononcé à mesure que le nombre de cycles augmente."
Comment avez-vous utilisé les résultats obtenus ?
"Les NETZSCH STA 2500 et STA 449 F3 ont un contrôle très précis et rapide de la température. Ce contrôle de l'oscillation de la température est très utile pour tester nos matériaux fonctionnels pour la gazéification des déchets.
Grâce aux mesures précises effectuées au moyen des appareils NETZSCH, nous obtenons une comparaison fiable de nos matériaux préparés, ce qui facilite non seulement la sélection des matériaux, mais fournit également des conseils ou une orientation pour la préparation des matériaux fonctionnels. Nous avons publié plus de 50 articles de recherche dans des revues telles que Energy & Environmental Science, Environmental Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Fuel Processing Technology, Journal of Cleaner Production, etc."
Avez-vous également une expérience de notre support et de notre service à la clientèle ?
"Oui, et je dirais même qu'il s'agit d'une expérience plus que positive. M. Haiming Zhang et Mme Shenjun Sheng nous ont apporté une aide illimitée avant que nous n'achetions les instruments NETZSCH. Après avoir acheté les appareils NETZSCH STA 2500 et STA 449 F3 , M. Shuaitao Zeng nous a toujours répondu rapidement lorsque nous avions des questions.
Le séminaire du9 mai 2023 à Dalian a également été un grand événement. Mes étudiants et moi-même avons reçu des informations très complètes, pratiques et utiles de la part des ingénieurs et des experts
Dr. Ji, merci beaucoup pour ces commentaires positifs !
Comment envisagez-vous votre future collaboration avec nous ? Y a-t-il de nouveaux défis que vous aimeriez relever ?
"Le prochain sujet sur lequel j'aimerais collaborer davantage avec NETZSCH pourrait être le test de gazéification des déchets organiques en ajoutant de la vapeur au four TGA. Nous ne disposons pas actuellement d'un financement suffisant pour cela, mais tôt ou tard, nous effectuerons ce type de tests avec les fonds disponibles.
Le deuxième point que j'aimerais aborder est le chauffage rapide, qui pourrait correspondre à la vitesse de chauffage dans des scénarios réels. Nous souhaitons mesurer le comportement de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition des déchets organiques lorsqu'ils entrent en contact avec des caloporteurs dans les réacteurs. Dans ces situations, la vitesse de chauffage pourrait atteindre 102~103 K s-1. Atteindre cette vitesse de chauffage avec une mesure précise de la masse constituera une grande étape révolutionnaire pour le traitement des déchets"
