Projektbeschreibung
Pyrolysemechanismen und -kinetik von Lignozellulose
Für eine erfolgreiche Dekarbonisierung ist es wesentlich, chemische Stoffe, Brenn- und Kraftstoffe sowie Energie aus lignozellulosehaltiger Pflanzenmasse herzustellen. Daher ist zunächst ein besseres Verständnis davon erforderlich, was Lignozellulose eigentlich ist und wie ihre chemischen Strukturen bei thermochemischen Verarbeitungstechnologien wie der Pyrolyse reagieren. Die Pyrolyse ist eine vielversprechende Methode zur Herstellung von wertvollen Produkten aus Lignozellulose und zudem der grundlegende Prozess, der komplexeren thermochemischen Technologien wie der Katalyse zugrunde liegt. Das EU-finanzierte Projekt Mod-L-T wird den grundlegenden Reaktionsmechanismus und die Kinese der Pyrolyse von Lignozellulose entschlüsseln. Das Team wird erstmals ein detailliertes masse- und energiekonserviertes Modell für die chemische Reaktion von Lignozellulose erstellen, um die bislang wenig erforschte Reaktionskinetik von Hemizellulose und Lignin zu untersuchen. Diese Arbeit wird nicht nur das industrielle Verständnis von diesen Vorgängen fördern, sondern auch den Weg für Computersimulationen zur Verwertung von lignozellulosehaltiger Biomasseabfällen als Rohstoff ebnen.
Ziel
Chemicals, fuels and energy must be produced from lignocellulosic plant-matter if global economies are to decarbonise. To be successful, these lignocellulose-derived products must compete in technical quality and price with fossil derived products. Thus, we must understand what lignocellulose is, and how its chemical structures react in thermochemical processing technologies, such as pyrolysis. Pyrolysis is a promising method to produce valuable products from lignocellulose and the basic fundamental process of more complex thermochemical technologies, such as catalysis. Mod-L-T deciphers the elementary reaction mechanism and kinetics of lignocellulose pyrolysis. Relative to cellulose, the reaction kinetics of hemicellulose and lignin are less studied, and thus the focus of Mod-L-T.
Mod-L-T creates the first detailed, elementary, mass- and energy-conserved chemical reaction model for lignocellulose pyrolysis.
A compositional characterisation and modelling procedure utilising Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy identifies what molecular structures comprise, and best represent actual lignocelluloses. The mechanism and kinetics of the pyrolysis reaction of the identified hemicellulose and lignin functionalities are then rigorously and systematically determined by the study of model molecules of incrementally increasing structural complexity, up to actual hemicellulose and lignin structures. Experimental and theoretical means are coordinated; A Thin Film Reactor obtains kinetically limited isothermal reaction rate and time-resolved evolved species information. Potential Energy Surfaces are determined by the M06-2X/6-311++G(d, p) methodology. This new fundamental knowledge is assimilated by the construction of detailed reaction kinetic models for hemicellulose, lignin and lignocellulose pyrolysis. The knowledge is disseminated for application in optimized and reduced models, envisaging their coupling to process and fluid dynamic engineering modelling tools.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
D02 CX56 DUBLIN 2
Irland