Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowe oprogramowanie pomoże w projektowaniu sprawniejszych reaktorów chemicznych

Unijny zespół opracował oprogramowanie, które jest w stanie dokładnie wyliczać szybkość reakcji chemicznych. Takie rozwiązanie może okazać się nieocenione dla wielu sektorów przemysłu, które osiągną dzięki niemu wyższą wydajność przetwarzania oraz produkcji.

Badania podstawowe

Kinetyka chemiczna, czyli szybkość przekształcania substancji ze stanu początkowego do stanu docelowego, stanowi jedno z najważniejszych zagadnień w świecie chemii. Rozumienie kinetyki chemicznej ma kluczowe znaczenie między innymi w procesie projektowania reaktorów chemicznych, w których odbywają się te przemiany. „Jednym z najbardziej powszechnych praktycznych zastosowań kinetyki chemicznej są katalizatory instalowane w pojazdach mechanicznych”, wyjaśnia koordynator projektu SERENiTi Joris Thybaut, profesor inżynierii reakcji katalitycznych belgijskiego Uniwersytetu w Gandawie. „Urządzenia te pozwalają na usuwanie najbardziej szkodliwych składników spalin samochodowych poprzez ich przekształcenie w mniej szkodliwe substancje”. Projektowanie katalizatorów oraz komercyjnych reaktorów chemicznych, pozwalających na przeprowadzanie tego rodzaju reakcji na skalę przemysłową, opierało się dotychczas na wieloletnim doświadczeniu praktycznym, nie zaś na dogłębnym zrozumieniu zagadnień chemicznych, na których opiera się ich działanie. Do najważniejszych wyzwań dla przemysłu należały czasochłonność oraz koszt opracowania szczegółowych modeli kinetycznych.

Zrozumieć procesy chemiczne

Projekt SERENiTi został zapoczątkowany w celu sprostania temu wyzwaniu dzięki opracowaniu programu „microKinetic Engine” (µKE). Narzędzie to pozwala naukowcom na opracowanie szczegółowych modeli kinetycznych, umożliwiających dokładniejszą ocenę szybkości reakcji chemicznych. Pierwsza wersja tego rozwiązania została opracowana w ramach finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu ELR1K. Powstałe oprogramowanie miało jednak trudności z rozwiązywaniem zbiorów równań opisujących szczegółowo kinetykę reakcji. „Pomimo tego dzięki projektowi byliśmy w stanie opracować graficzny interfejs użytkownika na potrzeby rozwiązania µKE i wskazać obszary, które wymagały poprawy”, opowiada Thybaut. „W czasie projektu SERENiTi byliśmy w stanie rozwiązać te problemy i zapewnić odpowiednią szybkość naszego narzędzia”. Od czasu zakończenia prac w marcu 2020 roku projekt przyciąga zainteresowanie wielu przedsiębiorstw. Wśród nich znajdują się między innymi kluczowi gracze sektora chemicznego, którzy chcą wykorzystać to narzędzie w ramach własnych procesów, by uzyskać na ich temat nowe dane i określić obszary wymagające dalszych usprawnień. „Jak wspomniałem wcześniej, wiele procesów chemicznych opiera się na praktycznych spostrzeżeniach i doświadczeniach”, zauważa Thybaut. „Tego rodzaju informacje są bezcenne, jednak z naszego punktu widzenia opracowanie dokładnego modelu kinetycznego ma kluczowe znaczenie dla usprawnienia projektowania i wdrażania procesów”, dodaje.

Wyższa wydajność procesów

Thybaut jest przekonany, że innowacyjne rozwiązanie opracowane przez jego zespół pomoże europejskiemu sektorowi chemicznemu w optymalizacji wykorzystywanych w nim procesów. „Bardziej elastyczne konstrukcje reaktorów pomogą naszym firmom w osiągnięciu większej konkurencyjności cenowej”, dodaje. „Lepsze zrozumienie reakcji chemicznych pozwoli również na zwiększenie wydajności produkcji”. Koordynator wskazuje przede wszystkim na europejski sektor oleochemiczny, wytwarzający substancje chemiczne otrzymywane z tłuszczów i olejów, który nieustannie stawia czoła ostrej konkurencji ze strony wschodnioazjatyckich rafinerii, które skupiają się głównie na obróbce jednego konkretnego surowca – oleju palmowego. „Lepsza wiedza na temat kinetyki rafinacji olejów różnego pochodzenia może pomóc naszym rafineriom skutecznie nawiązać walkę z konkurencją, a nawet osiągać znacznie lepsze wyniki”, dodaje. „Nawet niewielki wzrost wydajności może mieć znaczący wpływ, biorąc pod uwagę niewielkie marże sektora chemicznego”. Naukowcy złożyli już do ERBN wniosek o dofinansowanie kolejnego etapu projektu, który został zatwierdzony. Thybaut ma nadzieję, że opracowane przez zespół oprogramowanie docelowo trafi na rynek i będzie oferowane nabywcom na podstawie umów licencyjnych, co pozwoli na założenie spółki zajmującej się jego komercjalizacją. „W związku z kolejnym projektem mamy nadzieję, że uda nam się zdobyć patenty dotyczące przetwarzania ropy naftowej na substancje chemiczne”, mówi. Swoje zainteresowanie nowym rozwiązaniem wyraziły między innymi spółki działające w sektorze farmaceutycznym, wykorzystujące procesy przemian chemicznych do opracowywania leków i substancji leczniczych. Jak zauważa Thybaut, potencjał nowego rozwiązania jest nieoceniony: „Wszyscy jesteśmy przecież konsumentami produktów chemicznych czy kierowcami samochodów”.

Słowa kluczowe

SERENiTi, oprogramowanie, chemiczna, kinetyka, katalityczna, inżynieria, oleochemiczny, farmaceutyczny

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania