STORIA DI SUCCESSO DEL CLIENTE
Utilizzo di NETZSCH Analizzatori termici simultanei per convertire i rifiuti solidi in materiali energetici
Leggete la storia di successo del nostro ultimo cliente, il professor Guozhao Ji della Dalian University of Technology, Cina! Si tratta della conversione di rifiuti solidi in prodotti di valore grazie all'analizzatore termico simultaneo (STA) NETZSCH. Sono stati pubblicati diversi articoli scientifici su questo argomento.
Guozhao Ji, nato nel 1986, ha conseguito il dottorato di ricerca in ingegneria chimica nel 2014 presso l'Università del Queensland, in Australia. Ha conseguito il master e la laurea in ingegneria meccanica presso la Northeastern University, Repubblica Popolare Cinese, rispettivamente nel 2010 e nel 2008. Attualmente, come professore associato, lavora presso la School of Environmental Science and Technology della Dalian University of Technology in Cina. Gli interessi di ricerca del dottor Ji includono la gassificazione dei rifiuti solidi, la modellazione cinetica delle conversioni termochimiche, la cattura diCO2 ad alta temperatura e le applicazioni fluidodinamiche computazionali nei processi termochimici. È autore di oltre 100 pubblicazioni su riviste specializzate, due libri e tre capitoli di libri, con oltre 3200 citazioni e un H-index di 35.
Di seguito, il Dr. Guozhao Ji ci illustrerà le sue ricerche sulla conversione dei rifiuti solidi in energia.
“Con la misurazione accurata per mezzo degli strumenti NETZSCH STA, otteniamo un confronto affidabile dei nostri materiali preparati, che non solo facilita la selezione dei materiali, ma fornisce anche una guida o una direzione per la preparazione dei materiali funzionali.”
Dr. Guozhao Ji: "Il laboratorio di riciclaggio dei rifiuti solidi del DUT è dedicato alla conversione dei rifiuti solidi in prodotti di alto valore che potrebbero essere utilizzati nelle industrie dell'energia, dell'ambiente e dei materiali tramite reazioni termochimiche. Il laboratorio fornisce soluzioni, attrezzature e materiali relativi al trattamento dei rifiuti solidi.
Nel 2019 abbiamo inviato alcuni campioni di sorbentedi CO2 a NETZSCH Scientific Instruments Trading (Shanghai) Ltd. e NETZSCH ha fornito un servizio di analisi molto professionale. Questa fantastica esperienza ha promosso la nostra ulteriore collaborazione con NETZSCH. Nel 2020, il nostro laboratorio ha ordinato un NETZSCH STA 449 F3 destinato principalmente a testare il comportamento di Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione dei rifiuti solidi organici. Nel 2021, il nostro laboratorio ha acquistato uno STA 2500 per testare il comportamento di assorbimentodella CO2 dei nostri materiali funzionali che sarebbero stati utilizzati per migliorare la gassificazione dei rifiuti solidi. NETZSCH Nel 2023 è stato acquistato un DSC 404 F3 per aiutarci a misurare le informazioni termodinamiche durante la PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi dei rifiuti organici e a identificare la Transizioni di faseIl termine transizione di fase (o cambiamento di fase) è più comunemente usato per descrivere le transizioni tra gli stati solido, liquido e gassoso. transizione di fase dei rifiuti inorganici durante il processo di trattamento termico"
Dottor Ji, quali erano le sfide specifiche che la vostra azienda aveva prima di utilizzare le nostre soluzioni e/o quali questioni o problemi volevate risolvere con esse?
- "Il controllo accurato della temperatura: Abbiamo sviluppato un materiale funzionale che viene utilizzato per la gassificazione dei rifiuti organici. Questo materiale deve catturare laCO2 in condizioni di gassificazione e il rilascio diCO2 in condizioni di rigenerazione. La differenza principale tra le condizioni di gassificazione e quelle di rigenerazione è la temperatura. Per la gassificazione, la temperatura è di circa 700°C e per la rigenerazione di circa 900°C. Per misurare le prestazioni del nostro materiale funzionale, dobbiamo modificare la temperatura in modo frequente, rapido e preciso.
- Large campione di massa: Lavoriamo principalmente sul trattamento termico dei rifiuti organici e le proprietà dei rifiuti organici variano entro un certo intervallo. A causa della scarsa uniformità dei rifiuti organici reali, i risultati del test TGA possono variare se si preleva ogni volta un campione di massa di pochi milligrammi. Per migliorare la rappresentatività del materiale di scarto, dobbiamo prelevare una quantità maggiore di campioni che comprenda ogni parte dei rifiuti organici"
Perché avete scelto NETZSCH?
"Il marchio NETZSCH ha una buona reputazione nel campo della ricerca. Durante il nostro lavoro quotidiano leggiamo numerosi articoli di ricerca e NETZSCH è il marchio più frequentemente presente nelle sezioni dedicate all'analisi termogravimetrica negli articoli delle riviste di ricerca.
Inoltre, gli strumenti di NETZSCH sono dotati di un accurato controllo della temperatura, della velocità di rampa e dell'ambiente gassoso, che ha permesso di eseguire test ciclici efficienti sul nostro materiale funzionale. Sulla base della nostra indagine limitata, NETZSCH ha permesso di ottenere la maggiore quantità di campioni, che ha fornito risultati più stabili e ripetibili della Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione dei rifiuti solidi"
Fornite un esempio specifico di come avete utilizzato le nostre soluzioni.
Un esempio è il comportamento di degradazione termica dei pneumatici usati.
"Con la crescente diffusione delle automobili e l'avanzamento della produzione globale di pneumatici, si è prodotta una quantità significativa di pneumatici di scarto dopo la loro usura. A causa della loro tossicità ecologica e della resistenza alla degradazione, i pneumatici di scarto possono rappresentare una minaccia per la salute umana e per l'ambiente. Un percorso promettente per il trattamento dei pneumatici di scarto è la PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi, che non solo consente di ridurre al minimo i rifiuti, ma genera anche prodotti di valore come syngas, olio combustibile e carbone. L'analisi termogravimetrica (TGA) è considerata una tecnologia efficace per studiare il comportamento termico della PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi dei pneumatici usati, tra cui la temperatura iniziale, la temperatura finale e la temperatura di picco della reazione di PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi. Gli esperimenti TGA sono stati eseguiti con un NETZSCH STA 2500 e un NETZSCH STA 449 F3 . Circa 6 mg di materia prima sono stati caricati in un crogiolodi ceramica Al2O3e riscaldati da temperatura ambiente a 600°C a tre velocità di riscaldamento di 10, 20 e 30°C-min-1. L'azoto è stato utilizzato come gas di trasporto a una velocità di flusso di 200 ml-min-1"
Il comportamento di degradazione termica dei pneumatici di scarto è rappresentato nella Figura 1. È evidente che la reazione di PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi principale del pneumatico di scarto si è verificata nell'intervallo di temperatura compreso tra 200°C e 500°C, con una frazione di perdita di massa del 64%. Due picchi osservati nelle curve DTG, situati negli intervalli di temperatura 300°C - 410°C e 410°C - 450°C, corrispondono alla degradazione del componente principale del pneumatico usato, la gomma naturale e la gomma sintetica. Con l'aumento della velocità di riscaldamento, la temperatura iniziale(Ts) della reazione di PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi, la temperatura corrispondente al massimo tasso di perdita di peso(Tmax) e la temperatura finale(Te) della reazione di PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi presentano tutti un andamento crescente (Tabella 1).
Tabella 1. Caratteristiche della PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi; parametri della PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi di pneumatici di scarto a tre diverse velocità di riscaldamento
Velocità di riscaldamento (◦C-min-1) | Ts(◦C) | Tmax(◦C) | Te(◦C) |
10 | 288 | 375 | 524 |
20 | 298 | 388 | 530 |
30 | 308 | 395 | 544 |
I sorbenti a base di CaO hanno ampie prospettive di applicazione nella cattura del carbonio prima della combustione. In una tipica reazione di steam reforming per la produzione di idrogeno, l'aggiunta di sorbenti a base di CaO può rimuovere laCO2 generata in situ, rompendo l'equilibrio termodinamico e aumentando la forza motrice della reazione, spostandola così verso la produzione di idrogeno. Ciò migliora la concentrazione e la resa diH2. Tuttavia, a causa della loro tendenza alla SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione, è necessario dosare stabilizzatori inerti che abbiano un'elevata temperatura di Tamman.
I sorbentidi CO2 a base di Ca richiedono tipicamente studi sulle variazioni di peso durante le reazioni di carbonatazione e calcinazione inatmosfera di N2 oCO2 ad alte temperature (650°C-850°C) per riflettere le prestazioni di adsorbimento dellaCO2 e la cinetica di adsorbimento del materiale. In questo studio, scorie d'acciaio e calcare sono stati mescolati per preparare sorbenti a base di scorie d'acciaio. Abbiamo testato le prestazioni di adsorbimento dei sorbenti a base di scorie d'acciaio utilizzando la TGA (NETZSCH STA 449 F5 ).
I risultati sono i seguenti:
"Come mostrato nella Figura 2, la capacità diadsorbimento di CO2 del CaO puro diminuisce rapidamente (da 0,293CO2/g sorbente a 0,097CO2/g sorbente), mentre la capacità di adsorbimento del sorbente preparato con una concentrazione iniziale di acido di 2 mol/l mostra un tasso di declino significativamente ridotto. Inoltre, con l'aumento della percentuale di drogaggio di scorie d'acciaio, aumenta anche la stabilità del sorbente. I sorbenti a base di scorie d'acciaio mostrano anche migliori prestazioni complessive di assorbimento diCO2 per 30 cicli. La Figura 3 illustra anche la variazione del tasso di adsorbimento. Inizialmente, il CaO mostra un chiaro vantaggio nel tasso di adsorbimento. Tuttavia, con l'aumento del numero di cicli, il tasso di adsorbimento del CaO diminuisce significativamente, stabilizzandosi infine a un livello inferiore. Al contrario, i sorbenti drogati con scorie d'acciaio mostrano un miglioramento significativo, con l'effetto che diventa più pronunciato all'aumentare del numero di cicli."
Come avete utilizzato i risultati ottenuti?
"I siti NETZSCH STA 2500 e STA 449 F3 hanno un controllo molto accurato e veloce della temperatura. Questo controllo dell'oscillazione della temperatura è molto utile e utile per testare i nostri materiali funzionali per la gassificazione dei rifiuti.
Grazie alla misurazione accurata per mezzo dei dispositivi NETZSCH, otteniamo un confronto affidabile dei nostri materiali preparati, che non solo facilita la selezione dei materiali, ma fornisce anche una guida o una direzione per la preparazione dei materiali funzionali. Abbiamo pubblicato oltre 50 articoli di ricerca in riviste come Energy & Environmental Science, Environmental Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Fuel Processing Technology, Journal of Cleaner Production ecc."
Avete anche esperienza con il nostro supporto e servizio clienti?
"Sì, e direi che l'esperienza è più che ottima. Il signor Haiming Zhang e la signora Shenjun Sheng ci hanno fornito un aiuto illimitato prima dell'acquisto degli strumenti NETZSCH. Dopo aver acquistato gli strumenti NETZSCH STA 2500 e STA 449 F3 , abbiamo sempre ricevuto una risposta rapida dal signor Shuaitao Zeng quando avevamo delle domande.
Anche il seminario del9 maggio 2023 a Dalian è stato un grande evento. Io e i miei studenti abbiamo ricevuto informazioni molto complete, pratiche e utili dagli ingegneri e dagli esperti"
Dottor Ji, grazie mille per questo feedback positivo!
Come immagina la sua futura collaborazione con noi? Ci sono nuove sfide che vorrebbe affrontare?
"Il prossimo argomento su cui mi piacerebbe collaborare ulteriormente con NETZSCH potrebbe essere il test di gassificazione dei rifiuti organici aggiungendo vapore al forno TGA. Al momento non abbiamo fondi sufficienti per farlo, ma prima o poi eseguiremo questo tipo di test con i fondi disponibili.
Il secondo aspetto che vorrei affrontare è il riscaldamento rapido, che potrebbe corrispondere alla velocità di riscaldamento negli scenari reali. Siamo interessati a misurare il comportamento di Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione dei rifiuti organici quando entrano in contatto con vettori di calore nei reattori. In queste situazioni, la velocità di riscaldamento potrebbe raggiungere i 102~103 K s-1. Raggiungere questa velocità di riscaldamento con un'accurata misurazione della massa sarà un grande passo rivoluzionario per il trattamento dei rifiuti"
