Descrizione del progetto
I meccanismi e la cinetica che regolano la pirolisi della lignocellulosa
La decarbonizzazione richiede la produzione di sostanze chimiche, combustibili ed energia a partire da materia vegetale lignocellulosica, il che sottolinea l’importanza di comprendere l’«essenza» della lignocellulosa e il modo in cui le sue strutture chimiche reagiscono nelle tecnologie di trasformazione termochimica, come la pirolisi. Questo processo è un metodo promettente per generare preziosi prodotti originati dalla lignocellulosa e si rivela essenziale per tecnologie termochimiche più complesse, quale la catalisi. Il progetto Mod-L-T, finanziato dall’UE, decifrerà i meccanismi e la cinetica di reazione alla base della pirolisi della lignocellulosa. Esso creerà il primo modello dettagliato di reazione chimica con conservazione della massa e dell’energia per la lignocellulosa concentrando l’attenzione sulla cinetica di reazione dell’emicellulosa e della lignina, oggetto di una minore quantità di studi. Questo lavoro fungerà da sostegno per la comprensione del settore in merito all’utilizzo di materie prime derivate da rifiuti di biomassa, nonché per le simulazioni al computer relative a tal impiego.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
D02 CX56 DUBLIN 2
Irlanda