Projektbeschreibung
Neue Methoden zur Produktion kostengünstiger, hochwertiger Polymere
Weniger als 9 % des Kunststoffs werden recycelt, denn mit den aktuellen Recycling-Technologien werden minderwertige Materialien erzeugt. Das liegt an unerwünschten mechanisch-chemischen Bindungsspaltungen, durch die die Polymere bei wiederholter Verarbeitung verkürzt werden. Im ERC-finanzierten Projekt IMPACT kommt ein neuer Katalysator namens Monomer zum Einsatz, um die Bausteine der Polymere zurückzugewinnen und hochwertige Polymere zu schaffen. Der Schwerpunkt liegt auf Polyolefinen. Indem die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen mit Kraft statt Hitze aufgetrennt werden, plant das Team, eine Kugelmühle umzufunktionieren und so katalytische Stellen an der Kugeloberfläche zu schaffen. Mit dem Ansatz werden die Energiekosten gesenkt und reinere Monomere aus Polyolefinen gewonnen. Außerdem sollen die Reaktionsmechanismen erklärt, ein Vorhersagemodell für die Spaltraten aufgestellt und der neue Katalysator auf verschiedene Polymere angewendet werden.
Ziel
Less than 9% of plastic is recycled. Currently applied recycling technology yields degraded materials because undesired mechano-chemical bond cleavage shortens the polymer upon repeated processing. Here, I introduce a new type of catalyst to exploit this undesired effect to recover the polymer building blocks, the monomers, which enables the production of new high-quality polymer. I will focus on polyolefins (PP, PE) that make up 50% of polymer production and for which the state-of-the-art pyrolysis process has high energy costs and does not yield pure monomer. That is because at the 600 °C needed to break the strong carbon-carbon (C-C) bonds of PP and PE unwanted reactions occur. Adding a catalyst powder, a known strategy to exert reaction control, is inefficient for polymers because they cannot reach the active sites in the catalyst pores.
I will break the C-C bonds with force instead of heat. The force is provided by collision of balls in a ball mill, a mature grinding technology that I repurpose as reactor to introduce my tunable direct mechano-catalyst: I will chemically treat the surface of the balls to create catalytic, e.g. acid, sites that are in efficient contact with polymer through vigorous ball movement. In our ground-breaking proof-of-concept experiment, we were surprised to see monomer form below 60 °C from PP, and a remarkable 4x increased activity over a traditional catalyst.
To realize the full potential of this new catalytic concept, I will establish the underlying fundamental framework by A) understanding the mechanism of reactions following C-C cleavage, B) developing a predictive model of cleavage rate as a function of temperature and force and C) understanding the synergistic interplay of catalytic spheres and mechano-chemical activation. To achieve this, I will develop a new methodology for in-situ spectroscopy during ball milling in combination with radical trapping and apply the tunable direct mechano-catalysts to a variety of polymers.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Naturwissenschaften Chemiewissenschaften Polymerwissenschaft
- Naturwissenschaften Chemiewissenschaften Katalyse
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Spektroskopie
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2024-STG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
3584 CS Utrecht
Niederlande
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.