Tytuł projektu: Opracowanie kluczowej technologii wytwarzania wysokowartościowych materiałów węglowych z komunalnych osadów ściekowych metodą hydrotermalnej karbonizacji w połączeniu z flotacją powietrzną.
Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach III konkursu na wspólne projekty badawcze w ramach współpracy polsko-chińskiej (2022),
Wartość projektu (koszty realizacji zadań wykonywanych przez polski podmiot): 2 312 666,26 PLN, w tym finansowanie z NCBR: 2 312 666,26 PLN
Czas realizacji projektu:
01.09.2024 r. -31.08.2027 r.
Koordynator projektu oraz Kierownik projektu w GIG-PIB
dr Krzysztof Kapusta
Zakład Oszczędności Energii i Ochrony Powietrza
e-mail: kkapusta@gig.eu
tel. 696 368 151
Opis:
Głównym celem projektu jest opracowanie technologii hydrotermalnej karbonizacji (HTC) miejskich osadów ściekowych ukierunkowanej na wytwarzanie wysoko wartościowych, funkcjonalnych materiałów węglowych wraz z metodą ich separacji techniką flotacji powietrznej. Do materiałów tych zalicza się grafity, węgle porowate, nanorurki oraz włókna węgłowe o potencjalnym zastosowaniu jako materiał elektrodowy stosowany np. do budowy superkondensatorów oraz w selektywnych procesach adsorpcyjnych.
Komunalne osady ściekowe to nieunikniony produkt uboczny procesów biologicznego oczyszczania ścieków miejskich. Stanowią one znaczący strumień odpadów w systemach miejskich gospodarek odpadami na całym świecie. Aktualnie, wiodące kierunki zagospodarowania osadów to wykorzystanie na cele rolnicze oraz przekształcanie termiczne, np. spalanie oraz zgazowanie. Barierą do stosowania większości metod termicznych jest wysoki stopień uwodnienia osadów. Fakt ten mocno rzutuje na efektywność energetyczną procesów termochemicznych. Ze względu na stale rosnące zapotrzebowanie na zaawansowane węglowe materiały funkcjonalne, poszukiwane są alternatywne metody ich wytwarzania. Metody bazujące na wykorzystaniu surowców odpadowych zajmują m miejsce uprzywilejowane ze względu na fakt, że wpisują się w założenia gospodarki w obiegu zamkniętym i dają możliwość znacznej redukcji kosztów ich wytwarzania. Jedną z takich metod jest hydrotermalna karbonizacja, określana skrótem HTC (ang. Hydrothermal Carbonization). Proces HTC dobrze nadaje się do przetwarzania materiałów o wysokiej wilgotności, jak osady ściekowe, ponieważ jako medium reakcyjne stosuje się wodę. Proces HTC realizowany jest w zakresie temperatur 180-250°C, pod ciśnieniem wynikającym z równowagi fazowej wody i ukierunkowany jest na maksymalny uzysk tzw. biowęgla o potencjalnym wykorzystaniu na cele energetyczne lub materiałowe. Chociaż zastosowanie procesu HTC do konwersji biomasy i odpadów, w tym osadów ściekowych, jest przedmiotem intensywnych prac badawczo- rozwojowych prowadzonych w świecie, prace te realizowane są głównie w warunkach procesu wsadowego. Ze względu na znaczne ilości produkowanych w skali globalnej osadów, wyzwaniem staje się opracowanie procesu w warunkach pracy ciągłej.
Projekt HYDROCARB zakłada opracowanie procesu HTC osadów ściekowych realizowanego w trybie ciągłym w połączeniu z separacją produktów metodą flotacji powietrznej. Prace badawczo-rozwojowe realizowane będą na grupie osadów o zróżnicowanej charakterystyce fizykochemicznej.
Projekt HYDROCARB jest realizowany we współpracy z chińskim konsorcjum, które tworzą:
- Xi'an Jiaotong University
- Huazhong University of Science and Technology
