DOEL: Polyurethaanrecycling: Het verenigen van moleculaire dynamica en processtromingsimulatie voor geoptimaliseerde scheidingen
Abstract
Polyurethanen (PU) zijn veel gebruikt in matrassen, bekleding, meubels, auto's, bouw en isolatie. Het zijn meestal thermohardende schuimen, gemaakt door isocyanaten te reageren met polyolen, wat mechanische recycling beperkt. Hierdoor is chemische recycling cruciaal voor hun circulariteit. De resulterende aromaten, ureas, amines en polyolen uit depolymerisatie hebben verschillende fysisch-chemische eigenschappen, wat de scheiding tijdens recycling beïnvloedt. Dit doctoraat heeft als doel de recyclebaarheid van PU-schuim te verbeteren door een radicaal nieuwe workflow te creëren voor de beoordeling van de scheidbaarheid van constituenten uit gedepolymeriseerde PU-mengsels. Dit werk maakt gebruik van moleculaire dynamica om onbekende thermodynamische en fysisch-chemische eigenschappen te bepalen (binaire interacties, verdampingswarmte, warmtecapaciteit, dichtheid, dampdruk, kritische parameters) om een brug te maken tussen micro- en macroschaalmodellering. De resultaten hiervan kunnen worden gebruikt om de scheidbaarheid van PU afvalstromen te beoordelen op basis van proces- en economische indicatoren. De nadruk wordt eerst gelegd op de polyol- en aromatiche fractie, aangezien deze het meest voorkomen in de industrie. Later worden ook additieven bestudeerd om de fysische verschijnselen tijdens de scheiding volledig te begrijpen. Machine learning wordt gebruikt om de chemische ruimte die kan worden bestudeerd te vergroten en om de workflow te versnellen en evidenter te maken.Onderzoeker(s)
- Promotor: Billen Pieter
- Co-promotor: Nimmegeers Philippe
- Mandaathouder: de Graaf Christophe
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Recycling van polyurethaan: Moleculaire dynamica en simulatie van processtromen verenigen voor efficiënte scheiding en optimalisatie.
Abstract
Polyurethanen (PU) worden veel gebruikt in matrassen, bekleding, meubels, auto's, bouw en isolatie. Het zijn vaak thermohardende schuimen, gemaakt door isocyanaten (MDI, TDI of HDI) te laten reageren met polyolen. Hun thermohardende aard beperkt mechanische recycling, waardoor chemische recycling cruciaal is voor circulariteit. De resulterende aromatische moleculen, ureas, amines en polyolen van depolymerisatie hebben verschillende fysisch-chemische eigenschappen met invloed op hun scheiding. Dit doctoraat beoogt het gebruik van thermodynamische modellering om het gemak van het scheiden van gedepolymeriseerde PU-mengsels te voorspellen. De methoden omvatten modellen op basis van activiteitscoëfficiënten (NRTL, UNIFAC, HANSEN) vergezeld van computationele scheikundige methoden voor optimalisatie en het opvullen van hiaten in beschikbare data. De resultaten zullen worden gebruikt voor engineering software voor procesontwerp, optimalisatie van recycling voor recyclers en informatie voor circulair ontwerp voor PU-formulatoren en recyclers. De nadruk ligt vooral op het voorspellen van interacties tussen verschillende polyolen die in PU worden gebruikt, rekening houdend met monomeersamenstelling, vertakkingsgraad, moleculaire gewichtsverdeling en functionaliteit, om efficiënte scheidingen mogelijk te maken. Later worden ook andere bestanddelen in meer detail behandeld. Het doel is om recyclers en formulatoren inzichten te geven voor procesoptimalisatie en verbeterde circulariteit.Onderzoeker(s)
- Promotor: Billen Pieter
- Co-promotor: Cunha Ana
- Co-promotor: Nimmegeers Philippe
- Mandaathouder: de Graaf Christophe
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject