História de sucesso do cliente
Usando NETZSCH Analisadores térmicos simultâneos para converter resíduos sólidos em materiais energéticos
Leia a história de sucesso de nosso cliente mais recente, contada pelo professor Guozhao Ji, da Universidade de Tecnologia de Dalian, China! Trata-se da conversão de resíduos sólidos em produtos valiosos por meio do Analisador Térmico Simultâneo (STA) NETZSCH. Vários artigos científicos sobre esse tópico foram publicados.
O Dr. Guozhao Ji, nascido em 1986, recebeu seu título de PhD em engenharia química em 2014 pela Universidade de Queensland, Austrália. Ele concluiu seu mestrado e bacharelado em engenharia mecânica na Northeastern University, República Popular da China, em 2010 e 2008, respectivamente. Atualmente, como professor associado, ele trabalha na Escola de Ciência e Tecnologia Ambiental da Universidade de Tecnologia de Dalian, na China. Os interesses de pesquisa do Dr. Ji incluem gaseificação de resíduos sólidos, modelagem cinética de conversões termoquímicas, capturade CO2 em alta temperatura e aplicações de dinâmica de fluidos computacional em processos termoquímicos. Ele é autor de mais de 100 publicações em periódicos com arbitragem, dois livros e três capítulos de livros, com mais de 3.200 citações e um índice H de 35.
A seguir, o Dr. Guozhao Ji nos dará uma visão de sua pesquisa sobre a conversão de resíduos sólidos em energia.
“Com a medição precisa por meio dos instrumentos NETZSCH STA, obtemos uma comparação confiável de nossos materiais preparados, o que não apenas facilita a seleção de materiais, mas também fornece orientação ou direção para a preparação de materiais funcionais.”
Dr. Guozhao Ji: "O laboratório de reciclagem de resíduos sólidos do DUT dedica-se à conversão de resíduos sólidos em produtos de alto valor que podem ser usados nos setores de energia, meio ambiente e materiais por meio de reações termoquímicas. O laboratório fornece soluções, equipamentos e materiais relacionados ao tratamento de resíduos sólidos.
Em 2019, enviamos algumas amostras de sorventede CO2 para a NETZSCH Scientific Instruments Trading (Shanghai) Ltd. e a NETZSCH forneceu um serviço de teste muito profissional. Essa experiência incrível promoveu nossa cooperação adicional com a NETZSCH. Em 2020, nosso laboratório encomendou um NETZSCH STA 449 F3 destinado principalmente a testar o comportamento de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição de resíduos sólidos orgânicos. Em 2021, nosso laboratório comprou um STA 2500 para testar o comportamento de Processo de sorçãoA sorção é um processo físico e químico pelo qual uma substância (normalmente um gás ou líquido) se acumula em outra fase ou no limite de duas fases. Dependendo do local de acúmulo, é feita uma diferenciação entre absorção (acúmulo em uma fase) e adsorção (acúmulo no limite da fase).sorçãode CO2 de nossos materiais funcionais que seriam usados no aprimoramento da gaseificação de resíduos sólidos. Em 2023, um NETZSCH DSC 404 F3 foi adquirido para nos ajudar a medir as informações termodinâmicas durante a PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise de resíduos orgânicos, bem como identificar a Transições de faseO termo transição de fase (ou mudança de fase) é mais comumente usado para descrever transições entre os estados sólido, líquido e gasoso.transição de fase de resíduos inorgânicos durante o processo de tratamento térmico."
Dr. Ji, quais foram os desafios específicos que sua empresa enfrentou antes de usar nossas soluções e/ou quais questões ou problemas você queria resolver com elas?
- "Controle preciso da temperatura: Desenvolvemos um material funcional que é usado para gaseificação de resíduos orgânicos. Esse material precisa capturaro CO2 em condições de gaseificação e a liberaçãode CO2 em condições de regeneração. A principal diferença entre as condições de gaseificação e as condições de regeneração é a temperatura. Para a gaseificação, a temperatura é de cerca de 700°C e, para a regeneração, é de aproximadamente 900°C. Para medir o desempenho do nosso material funcional, precisamos mudar a temperatura com frequência, rapidez e precisão.
- Large amostra em massa: Trabalhamos principalmente com tratamento térmico de resíduos orgânicos, e a propriedade dos resíduos orgânicos varia em uma determinada faixa. Devido à baixa uniformidade dos resíduos orgânicos reais, os resultados do teste de TGA podem variar se coletarmos uma massa de amostra de apenas alguns miligramas de cada vez. Para aumentar a representatividade do estoque de alimentação de resíduos, precisamos coletar uma quantidade maior de amostra que inclua mais todas as partes do resíduo orgânico."
Por que você escolheu a NETZSCH?
"A marca NETZSCH tem uma boa reputação no campo da pesquisa. Lemos muitos artigos de pesquisa durante nosso trabalho diário, e NETZSCH é a marca mais frequentemente encontrada nas seções de análise termogravimétrica em artigos de periódicos de pesquisa.
Além disso, os instrumentos da NETZSCH apresentam controle preciso de temperatura, taxa de rampa e ambiente de gás, o que possibilitou testes cíclicos eficientes do nosso material funcional. Com base em nossa pesquisa limitada, a NETZSCH permitiu a maior quantidade de amostras, o que proporcionou resultados mais estáveis ou repetíveis da Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição de resíduos sólidos."
Forneça um exemplo específico de como você usou nossas soluções.
Um exemplo são os comportamentos de degradação térmica de resíduos de pneus.
"À medida que os automóveis se tornavam mais difundidos e a fabricação global de pneus avançava, uma quantidade significativa de resíduos de pneus estava sendo produzida após o desgaste. Devido à sua toxicidade ecológica e resistência à degradação, os resíduos de pneus podem representar uma ameaça à saúde humana e ao meio ambiente. Um caminho promissor para o tratamento de resíduos de pneus é a PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise, que não apenas minimiza os resíduos, mas também gera produtos valiosos, como gás de síntese, óleo combustível e carvão. A análise termogravimétrica (TGA) é considerada uma tecnologia eficaz para investigar o comportamento térmico da PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise de resíduos de pneus, incluindo a temperatura inicial, a temperatura final e a temperatura de pico da reação de PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise etc.; isso nos ajuda a entender o processo de PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise e contribui para o projeto do reator de PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise e a otimização do processo. Os experimentos de TGA foram realizados por meio de um NETZSCH STA 2500 e um NETZSCH STA 449 F3 . Cerca de 6 mg de matéria-prima foram carregados em um cadinhode cerâmica de Al2O3e aquecidos da temperatura ambiente até 600°C em três taxas de aquecimento de 10, 20 e 30°C-min-1. O nitrogênio foi usado como gás de arraste a uma taxa de fluxo de 200 ml-min-1."
O comportamento de degradação térmica dos resíduos de pneus está representado na Figura 1. Claramente, a principal reação de PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise dos resíduos de pneus ocorreu na faixa de temperatura de 200°C a 500°C, com uma fração de perda de massa de 64%. Dois picos observados nas curvas DTG, localizados nas faixas de temperatura de 300°C a 410°C e 410°C a 450°C, corresponderam à degradação do principal componente do resíduo de pneu, a borracha natural e a borracha sintética. À medida que a taxa de aquecimento aumenta, a temperatura inicial(Ts) da reação de PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise, a temperatura correspondente à taxa máxima de perda de peso(Tmax) e a temperatura final(Te) da reação de PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise apresentam uma tendência de aumento (Tabela 1).
Tabela 1. Características da pirólise; parâmetros da pirólise de resíduos de pneus em três taxas de aquecimento diferentes
Taxa de aquecimento (◦C-min-1) | Ts(◦C) | Tmax(◦C) | Te(◦C) |
10 | 288 | 375 | 524 |
20 | 298 | 388 | 530 |
30 | 308 | 395 | 544 |
Os adsorventes à base de CaO têm amplas perspectivas de aplicação na captura de carbono antes da combustão. Em uma reação típica de produção de hidrogênio por reforma a vapor, a adição de adsorventes à base de CaO pode remover oCO2 gerado in situ, rompendo o equilíbrio termodinâmico e aumentando a força motriz da reação, mudando assim a reação para a produção de hidrogênio. Isso melhora a concentração e o rendimento de H2. No entanto, devido à sua tendência de SinterizaçãoA sinterização é um processo de produção para formar um corpo mecanicamente forte a partir de um pó cerâmico ou metálico. sinterização, é necessário dopar estabilizadores inertes que tenham uma alta temperatura Tamman.
Os sorventesde CO2 à base de Ca normalmente exigem estudos sobre as alterações de peso durante as reações de carbonatação e calcinação sobatmosferas de N2 ouCO2 em altas temperaturas (650°C-850°C) para refletir o desempenho de adsorção deCO2 e a cinética de adsorção do material. Neste estudo, a escória de aço e o calcário foram misturados para preparar sorventes à base de escória de aço. Testamos o desempenho de adsorção dos sorventes à base de escória de aço usando TGA (NETZSCH STA 449 F5 ).
Os resultados são os seguintes:
"Conforme mostrado na Figura 2, a capacidadede adsorção de CO2 do CaO puro diminui rapidamente (0,293CO2/g de adsorvente para 0,097CO2/g de adsorvente), enquanto a capacidade de adsorção do adsorvente preparado com uma concentração inicial de ácido de 2 mol/l mostra uma taxa de declínio significativamente reduzida. Além disso, à medida que a proporção de dopagem de escória de aço aumenta, a estabilidade do adsorvente também é aprimorada. Os sorventes à base de escória de aço também apresentam melhor desempenho geral de absorçãode CO2 em 30 ciclos. A Figura 3 também ilustra a variação em sua taxa de adsorção. Inicialmente, o CaO apresenta uma clara vantagem na taxa de adsorção. No entanto, com o aumento do número de ciclos, a taxa de adsorção do CaO diminui significativamente, acabando por se estabilizar em um nível mais baixo. Em contraste, os sorventes dopados com escória de aço apresentam uma melhoria significativa, com o efeito se tornando mais pronunciado à medida que o número de ciclos aumenta."
Como você usou os resultados obtidos?
"O NETZSCH STA 2500 e o STA 449 F3 têm um controle muito preciso e rápido da temperatura. Esse controle de oscilação de temperatura é muito útil e proveitoso para testar nossos materiais funcionais para gaseificação de resíduos.
Com a medição precisa por meio dos dispositivos NETZSCH, obtemos uma comparação confiável de nossos materiais preparados, o que não apenas facilita a seleção de materiais, mas também fornece orientação ou direção para a preparação de materiais funcionais. Publicamos mais de 50 artigos de pesquisa em periódicos como Energy & Environmental Science, Environmental Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Fuel Processing Technology, Journal of Cleaner Production etc."
Você também tem alguma experiência com nosso atendimento e suporte ao cliente?
"Sim, e eu diria que a experiência é mais do que excelente. O Sr. Haiming Zhang e a Sra. Shenjun Sheng forneceram ajuda ilimitada antes de comprarmos de fato os instrumentos NETZSCH. Depois de comprar o NETZSCH STA 2500 e o STA 449 F3 , sempre recebemos uma resposta rápida do Sr. Shuaitao Zeng quando tínhamos dúvidas.
O seminário de9 de maio de 2023 em Dalian também foi um grande evento. Meus alunos e eu recebemos informações muito abrangentes, práticas e úteis dos engenheiros e especialistas."
Dr. Ji, muito obrigado por esse feedback positivo!
Como você imagina sua futura colaboração conosco? Há novos desafios que você gostaria de abordar?
"O próximo tópico em que eu gostaria de colaborar mais com a NETZSCH pode ser o teste de gaseificação de resíduos orgânicos adicionando vapor ao forno de TGA. No momento, não temos financiamento suficiente para isso, mas, mais cedo ou mais tarde, realizaremos esse tipo de teste com o financiamento disponível.
O segundo ponto que eu gostaria de abordar é o aquecimento rápido, que poderia corresponder à taxa de aquecimento em cenários reais. Estamos interessados em medir o comportamento de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição de resíduos orgânicos quando eles entram em contato com portadores de calor em reatores. Nessas situações, a taxa de aquecimento pode chegar a 102~103 K s-1. Atingir essa taxa de aquecimento com medição precisa de massa será uma grande etapa revolucionária para o tratamento de resíduos."
