Technologia natryskiwania do masowej produkcji nanocząsteczek
Globalny rynek nanotlenków wzrósł czterokrotnie w ciągu ostatnich czterech lat. Pomimo rosnącej obecności nanocząsteczek w niezliczonej ilości produktów i technologii ich produkcja jest wciąż trudna i kosztowna, a większość procesów produkcyjnych składa się z wielu etapów. Finansowany ze środków UE zespół badaczy prowadzący prace w ramach projektu ADVANCE-FSP przezwyciężył tę barierę, przenosząc obiecujący, jednoetapowy proces ze skali laboratoryjnej do prototypowej, przemysłowej linii produkcyjnej. Piroliza metodą natryskiwania płomieniowego umożliwia syntetyzowanie różnych zaawansowanych, nieorganicznych nanocząsteczek w ramach jednego etapu, co pozwala znacznie zaoszczędzić czas, materiały i pieniądze. Jednak w momencie składania wniosku o dofinansowanie projektu produkcja w skali laboratoryjnej mogła dostarczyć tylko kilkaset gramów na godzinę. Co więcej, wcześniejsze wysiłki mające na celu zwiększenie skali produkcji zazwyczaj zwiększały rozmiar nanocząsteczek tlenków metali w niepożądany sposób. Zespół zastosował metodologie pomiaru w linii produkcyjnej dla optymalizacji formuł i parametrów procesów. Badacze wspierali prace doświadczalne obliczeniowym modelowaniem dynamiki płynów i symulacjami. Poprzez stopniowe zwiększanie produkcji, naukowcy osiągnęli swój cel produkcyjny 5 kg/godz. i ustanowili światowy rekord w wydajności pirolizy metodą natryskiwania płomieniowego. W oparciu o dokładne analizy bezpieczeństwa i zarządzanie ryzykiem dla nanomateriałów zgodnie z przyjętymi procedurami opracowano przemysłową linię produkcyjną, która całkowicie eliminuje potrzebę kontaktu człowieka z nanoproszkami. Linia ta integruje automatyczne doprowadzanie nanocząsteczek z automatycznym przenoszeniem i pakowaniem produktów. Analizy ekonomiczne wykazały zdolność pirolizy metodą natryskiwania płomieniowego do obniżenia o połowę niektórych cen rynkowych. Badania środowiskowe wskazują na wyraźne korzyści tej technologii głównie w związku eliminacją dużych ilości rozpuszczalników. Chociaż globalny rynek nanomateriałów jest ogromny, produkty wciąż bazują na starszych i szerzej stosowanych nanocząsteczkach. Zdolność do szybszego i oszczędniejszego produkowania na dużą skalę nowych typów nanomateriałów może utorować drogę fascynującym, nowym produktom, które dotychczas były nieosiągalne. Zarazem sprawi to, że EU stanie się liderem nowych technologii, co przyczyni się znacząco do zwiększenia dobrobytu gospodarczego państw europejskich i ich obywateli.
Słowa kluczowe
Piroliza metodą natryskiwania płomieniowego, nanocząsteczka, tlenek metalu, produkcja przemysłowa
