Descrizione del progetto
Nuovi metodi per produrre polimeri a basso costo e di alta qualità
Meno del 9 % della plastica viene riciclato, in quanto l’attuale tecnologia di riciclaggio produce materiali degradati a causa della scissione indesiderata dei legami meccano-chimici, che accorcia il polimero durante le ripetute lavorazioni. Il progetto IMPACT, finanziato dal CER, utilizzerà un nuovo catalizzatore chiamato Monomers per recuperare i blocchi di polimeri e produrre polimeri di alta qualità, concentrandosi in particolare sulle poliolefine. Rompendo i legami carbonio-carbonio con la forza invece che con il calore, il progetto si propone di riutilizzare un mulino a sfere per creare siti catalitici sulla superficie della sfera. Questo approccio ridurrà i costi energetici e produrrà monomeri più puri dalle poliolefine. Il progetto mira inoltre a comprendere il meccanismo di reazione, a sviluppare un modello predittivo per i tassi di scissione e ad applicare il nuovo catalizzatore a vari polimeri.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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- scienze naturaliscienze chimichescienze dei polimeri
- scienze naturaliscienze chimichecatalisi
- scienze naturaliscienze fisicheotticaspettroscopia
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Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
3584 CS Utrecht
Paesi Bassi