Onderzoeksgroep

Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)

Expertise

Duurzaamheidsanalyse op basis van levenscyclusanalyse (LCA) en techno-economische analyse (TEA), aangewend om vroegtijdig, in afwezigheid van pilootschaaldata, nieuwe materiaalcycli en dus ook recyclagetechnieken te kunnen ontwerpen en evalueren. Deze expertise wordt ook toegepast op nieuwe solventen, (bio)afbraak van plastics, enzymatische reacties en lokale ingrepen tegen luchtverontreiniging. Technologisch betreft de expertise vooral het opwerken en chemisch recycleren van organische (polymere) materialen en hun (biogebaseerde) bouwstenen.

Volledige chemische recyclage van polyurethaanafval in twee stappen. 01/05/2021 - 30/04/2022

Abstract

Dit project beoogt de volledige recyclage van polyurethaanafval, door een tweestapsproces waarin zowel de polyolen als de isocyanaten volledig herwonnen worden. Ten opzichte van bestaande technologie en gelijklopend onderzoek beoogt dit project de productie van isocyanaatfracties uit afvalfracties via een kortere route, zonder voorafgaand amines te produceren. Een belangrijke operationele doelstelling is het ontwikkelen van een nieuwe reactiesetup op laboschaal, en daarnaast het testen van effectieve afvalstalen van polyurethaan.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

  • Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)

Zinc-co-Sink, dual pathway for safe rubber granulate recycling. 01/01/2021 - 31/12/2022

Abstract

Dit project wordt uitgevoerd door Universiteit Antwerpen en VITO, en ondersteund door het Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw (OCW). Twee mogelijke oplossingen worden hierbij onderzocht om de vrijgave van zink uit rubbergranulaat te verhinderen; enerzijds door het coaten van de rubberkorrels (UAntwerpen) en anderzijds door de vrijkomende schadelijke bestanddelen op te vangen in een sorbent voor ze in de omgeving terecht komen (VITO). De eerste fase van het onderzoek bestaat uit een haalbaarheidsstudie naar de meest geschikte oplossing voor het gebruik van niet-gebonden rubbergranulaten in sonische kristallen (t.b.v. het Rubsonik project, geleid door OCW). Eventuele oplossingen kunnen nadien (fase II) echter verder ontwikkeld worden en ook dienen voor andere toepassingen van rubbergranulaat waar de milieuproblematiek een rol speelt. In het vervolgonderzoek zal eveneens aandacht besteed worden aan de recycleerbaarheid en duurzaamheid van beide oplossingen (invloed van veroudering en/of uitzonderlijke weersomstandigheden).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

InSusChem - Consortium voor Geïntegreerde Duurzame Chemie Antwerpen. 15/10/2020 - 31/12/2026

Abstract

Dit IOF consortium verbindt chemisten, ingenieurs, economisten en milieu-wetenschappers in een geïntegreerd team om maximale impact te genereren in de duurzame sleuteltechnologieën, materialen en reactoren, die een cruciale rol spelen in een duurzame chemische industrie en in de economische transitie naar een circulaire, grondstofefficiënte en koolstofneutrale economie (deel van de 2030 en 2050 doelen waarin Europa een leidende rol wil spelen). Innovatieve materialen, hernieuwbare chemische grondstoffen, nieuwe/alternatieve reactoren, technologieën en productie methoden zijn essentiële en centrale elementen om dit doel te bereiken. Door hun onderlinge verstrengeling is een multidisciplinaire, gecoördineerde inspanning als team cruciaal om succesvol te kunnen zijn. Bovendien is vroegtijdige voorspelling en identificatie van sterktes, opportuniteiten, zwakten en bedreigingen in levenscyclusanalyse, techno-economische analyse en duurzaamheidsbeoordeling een objectieve en noodzakelijke sleutel om duurzaamheid in te bouwen tijdens de design fase en om effectieve kennis-gedreven beslissingen te nemen en focus te houden op de grootste bijdragen aan duurzaamheid. Het consortium focust op duurzame chemische productie door efficiënt en alternatief energiegebruik, gekoppeld aan circulariteit, nieuwe chemische reactiepaden, technologieën, reactoren en materialen, die toelaten om alternatieve grondstoffen en energie te gebruiken. De kern van technologische expertise wordt ondersteund door expertise in simulaties, techno-economische en milieu impact beoordelingen en onzekerheidsidentificatie om de technologische ontwikkeling te versnellen via kennis gedreven design en vroeg stadige identificatie van sleutel onderzoek nodig voor een versnelde groei en maximale impact op duurzaamheid. Om deze doelen te bereiken, zijn de consortiumleden gegroepeerd over 4 samenhangende valorisatie programma's gefocust op sleutelelementen die de performantie bepalen en de chemische industrie en technologie hun meerwaarde geven en verder doen groeien: 1) hernieuwbare grondstoffen, 2) duurzame materialen en materialen voor duurzame processen, 3) duurzame processen die efficiënt gebruik maken van alternatieve hernieuwbare energie en/of circulaire chemische bouwstenen gebruiken; 4) innovatieve reactoren voor duurzame processen. Daarenboven zijn transversale sleutelexpertises geïntegreerd, die essentiële ondersteuning bieden en data gebaseerde beslissingen mogelijk maken in de 4 valorisatie programma's door simulaties, techno-economische en milieu-impact beoordelingen en onzekerheidsanalyses.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Francqui Leerstoel 2020-2021 Prof. Jo Dewulf. 01/10/2020 - 30/09/2021

Abstract

De lessenreeks is opgebouwd rond drie belangrijke productie- en consumptieketens die in grote mate de voetafdruk van de moderne consument bepalen: energie, materialen en voeding. Voor deze drie ketens wordt telkens de internationale context en evolutie geschetst. Kritische elementen in de ketens worden bekeken waarbij productie, consumptie en afdanking van naderbij worden bekeken. De lessen worden geïllustreerd met cases uit eigen onderzoek.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

  • Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)

Recyclage van Latexschuim en Rubber als Groene Grondstof door Depolymerisatie en Functionalizatie via Ozonolyse (RecycLAT). 01/07/2020 - 31/12/2021

Abstract

Natuurlijk rubber is een biopolymeer met vele toepassingen, maar de recyclage en het hergebruik ervan is een bijzonder netelig probleem. Vooralsnog is de voornaamste verwerkingswijze van rubber verbranden of storten. Devulcanizatie, wat nodig is om het opnieuw in te zetten als elastomeer, is bijzonder moeilijk. Gebruik van rubber als groene grondstof, na een nuttig leven als elastomeer, is tot nog toe nauwelijks geëxploreerd. Ozonolyse is een veelzijdige techniek die toepassing vindt in het knippen van C=C dubbele bindingen in een polymeer en het creëren van eindstandige functionaliteiten waar er in de keten geknipt is. Op die manier moet het mogelijk zijn om natuurlijk rubber te depolymeriseren om te gebruiken als grondstof voor andere condensatiepolymeren die makkelijker te recycleren zijn dan het oorspronkelijk rubber zelf. Dat is dan ook het drieledig doel van dit project – 1. depolymerizatie van rubber – latexschuim en vermalen rubberbanden – tot oligomere materialen met eindstandige functionalisatie, en het onderzoeken van de procesomstandigheden van ozonolyse op de eigenschappen en ketenlengten van deze materialen. 2. Het onderzoeken van het lot, gedurende dit proces, van de crosslinks die in natuurlijk latex worden aangebracht door vulcanizatie. 3. Het voorbeeld van rubber gebruiken als case in de ontwikkeling van LCA en TEA tools, en real-time feedback voorzien vanuit deze studies naar dit project ivm het gebruik van chemicaliën, solventen en de algemene technisch-economische haalbaarheid van het proces gedurende de ontwikkeling ervan.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

  • Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)

Multi-inzetbaar x-straal poederdiffractieplatform voor materiaalwetenschappen. 01/01/2020 - 31/12/2021

Abstract

Dit projectvoorstel behelst veelzijdige instrumentatie voor het bepalen van kristalliniteit, eenheidscelgrootte en structuur van organische, metaal-organische en anorganische materialen. Verschillende groepen aan de UAntwerpen hebben een dringende nood aan snelle, betrouwbare x-straaldiffractiedata, bij lage hoeken om grote eenheidscellen te bepalen, en bij voorkeur in 2D om de homogeniteit van de stalen te bewaken. Het voorgestelde apparaat heeft een Cu K alpha x-stralenbron, horizontaal sample platform (Bragg-Brentano geometrie), de mogelijkheid tot lage hoeken te meten (0.5° in theta), en een snelle en gevoelige 2D solid state detector. Het zal worden gebruikt voor materiaalonderzoek in anorganische poreuze materialen (zeolieten, templated silica en titania), metaal-organische materialen (kristallijne metaal-organische netwerken - MOFs), organische materialen (vetzuren, bouwstenen voor PUR) en de identificatie en karakterisatie van pigmenten voor de studie en conservatie van schilderijen van oude meesters. Daarenboven kan er door het gebruik van de PDF (probability density function), die rechtstreeks volgt uit de gemeten x-straalverstrooiing, de gemiddelde orde op korte afstand in niet kristallijne materialen (glas, amorfe poeders) worden beschreven.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

  • Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)

SILEXOIL (Silica adsorptive in combinatie met vloeistof Extractie voor het verwijderen van oxygenates/nitrogenates uit polyolefine pyrolyse olie/oil). 01/01/2020 - 31/05/2021

Abstract

Op basis van recent ontwikkelde en gepatenteerde "fysische scheidingstechnieken" wordt een proces ontwikkeld dat toelaat om het gehalte aan heteroatoom bevattende moleculen in pyrolyse olie te reduceren en geschikt te maken voor valorisatie. Een preferentiële valorisatiepartner is geïdentificeerd in de sector "waste plastic recycling". De methode kan een substituut zijn voor hydrotreatment.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

  • Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)

Een gestructureerde methodologie voor de selectie en formulering van NADES voor enzymatische reacties. 01/10/2019 - 30/09/2022

Abstract

Natuurlijke diep eutectische solventen (NADES) zijn beloftevol als media voor enzymatische reacties in sectoren waar (bio)compatibiliteit met natuurlijke of medische producten noodzakelijk is. In theorie kunnen zij samengesteld worden in functie van de beoogde reactie, doch vandaag is de benodigde kennis hoofdzakelijk empirisch, terwijl mechanistische inzichten op hun best gefragmenteerd zijn. Het louter verklaren van experimentele waarnemingen is daardoor vandaag niet evident, laat staan het maken van voorspellingen. Deze doctoraatsstudie zal een gestructureerd begrip ontwikkelen van het effect van NADES op enzymatische reacties, waarbij het onderscheid tussen oplosbaarheid, solvatatie, viscositeit, inhibitie en denaturatie duidelijk wordt. De oplosbaarheid, solvatatie-energie en viscositeit worden voorspeld door ab initio en moleculaire dynamica berekeningen, die gebruikt worden in een groepsbijdrage model op basis van machinaal leren. Zowel het trainen als valideren van dit model gebeurt door experimenten. Inzichten uit vastgestelde reactiekinetica zullen afgetoetst worden tegen moleculaire dynamica berekeningen van interacties van NADES met de enzymen. Structuurveranderingen van deze enzymen worden aangetoond door Raman optische activiteit spectroscopie. De combinatie van deze onderzoeksmethode garandeert de opbouw van fundamentele kennis, terwijl het groepsbijdrage model een gestructureerde methodologie biedt. De inzichten opgebouwd in dit project kunnen getransfereerd worden naar andere toepassingsdomeinen van NADES.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

  • Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)

P2PC: van plastics naar waardevolle chemicaliën 01/05/2019 - 30/04/2022

Abstract

Het P2PC project draagt bij aan een oplossing tot het urgente probleem van afvalplastics. Het project behandelt enerzijds de uitdaging van toenemende volumes en diversiteit van afvalplastics, anderzijds het opstellen van nieuwe materiaalkringlopen in plaats van vernietiging van waarde. Het belangrijkste uitgangspunt van P2PC is dat plastic afval door pyrolyse een bron kan zijn van diverse waardevolle chemische bouwstenen, de zogenaamde "precious chemicals', in plaats van te eindigen in verbrandingsinstallaties of stortplaatsen. Op die wijze kan P2PC beschouwd worden als een volgende stap in de Vlaamse inspanningen om het globale probleem van afvalplastics aan te pakken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

AirTech'byDesign: Technologie en Stadsontwerp samen in de strijd tegen luchtvervuiling in smalle straten. 01/10/2018 - 30/09/2022

Abstract

De slechte luchtkwaliteit in onze steden staat momenteel centraal in het publieke debat rond gezonde leefomgeving en vormt het speerpunt van innovatieve stedenbouw en mobiliteitsbeleid. Vooral de zogenaamde 'street canyons' vormen de meest problematische verkeersaders van onze steden: het zijn smalle binnenstedelijke wegen die aan beide zijden geflankeerd worden door een ononderbroken rij (hoge) gebouwen. In deze straatprofielen ligt de luchtkwaliteit vaak onder de Europese normen en die van de Wereldgezondheidsorganisatie. Zowel stedenbouwkundig ontwerp als technologische oplossingen, zoals fotokatalysatoren, hebben bewezen een krachtig instrument te vormen voor het verbeteren van de luchtkwaliteit en de algemene gezondheid van de bewoners. Dit onderzoek beperkt zich echter vaak tot een enkel domein, sector of discipline (biotechniek of stedenbouw) en is vaak beperkt tot de analyse van de impact van een enkele parameter op de luchtkwaliteit. Ten tweede richten de meest bekende maatregelen zich op het verminderen van de uitstoot van verontreinigende stoffen en bevinden ze zich op een hoger plannings- en beleidsniveau. Op lokaal schaalniveau van verkeersintensieve locaties en deze street cayons ontbreekt systematisch onderzoek naar de mogelijke bijdrage van stadsontwerp en technologische interventies om de luchtkwaliteit te verbeteren. Bovendien is een groep minder bekende verontreinigende stoffen, de zogenaamde vluchtige organische koolstof (VOC), minder gevoelig voor verkeersregels. De behandeling van wegbestrating, wanden en gevels met een fotokatalysator heeft bewezen een bijdrage te leveren aan de verbetering van de luchtkwaliteit. In street canyons zijn de luchtstroomsnelheden echter vaak te laag voor een optimale prestatie van deze fotokatalysatoren. Wijzigingen in het stedenbouwkundig ontwerp (die de luchtcirculatie en de integratie van UV-verlichting verbeteren) kunnen de VOC-emissie in street canyons in de stad verminderen met een minimale milieubelasting. Kortom, wat luchtkwaliteit in street canyons betreft, bestaat er een fundamenteel disciplinair schisma tussen milieu- en stedenbouwkundige ontwerpwetenschappen. Om te kunnen omgaan met de ruimtelijke verdeling van luchtverontreiniging en de hoge drempel om technologische innovatie te introduceren in stadsplanning, wil dit onderzoeksproject milieu- en ontwerpwetenschappen combineren. Daarom besloten de Onderzoeksgroep voor Stedelijke Ontwikkeling (Ontwerpwetenschappen), DuEL en BioGEM (Ingenieurswetenschappen) om samen deze urgente uitdaging aan te pakken. De wetenschappelijke uitdaging die in dit project wordt aangegrepen, is drieledig: (1) Inzicht verwerven in de ruimtelijke en moleculaire verspreiding van VOC in de stedelijke omgeving, met de nadruk op street canyons, (2) Maximaliseren van het effect van ruimtelijke interventies door en fotokatalytische reductietechnieken om de luchtkwaliteit van street canyons te verbeteren; (3) Formuleren van richtlijnen voor het verbeteren van de luchtkwaliteit in street canyons op basis van LCA-metrieken en extrapoleren van de methodologie naar toekomstige technologische verbeteringen. Samen bieden deze uitdagingen een kans om de gezondheidsproblemen onze stedelijke street canyons te verbeteren. Verdeeld over vier werkpakketten en vier jaar, vraagt ​​deze multidisciplinaire aanpak van deze uitdaging om een ​​combinatie van methodologieën, gaande van literatuuronderzoek tot onderzoek door ontwerp, over modellering en casestudy-onderzoek. De Turnhoutsebaan in Antwerpen wordt geselecteerd als casestudy en is representatief voor typische Vlaamse street canyons op het niveau van ruimtelijke structurerende kenmerken (lengte, hoogte-breedteverhouding), verkeersdichtheid, aangetoonde hoge luchtvervuilingsniveaus en de beschikbaarheid (of afwezigheid) van groene infrastructuur.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Innovatieve pulp valorisatieprocessen (IMPROVE) 01/03/2018 - 31/10/2021

Abstract

Het ImPrOVE-project (Innovative (pre)POmace Valorization procEss) is gericht op een groot probleem dat in heel Europa verband houdt met de landbouw: de pulp die ontstaat bij het persen van fruit. Deze grote hoeveelheid pulp wordt als afval beschouwd, maar bevat natuurlijke en zeer functionele bestanddelen. De schil en het klokhuis van fruit bevatten beschermende en functionele moleculen: antioxidanten, stabilisatoren, kleurstoffen, aroma's, vezels met potentieel voor hoogwaardige toepassingen in cosmetica, diëten en als bio-additieven in voedsel en dranken. ImPrOVE beoogt de volledige valorisatie van pulp door gebruik te maken van een combinatie van bestaande en innovatieve processen. Deze moeten gemakkelijk en zonder hoge energie- en kostenvereisten kunnen worden uitgevoerd, wat moet resulteren in toegang voor S(M)E's (economische strategische Europese doelstellingen), waarbij de winst over de hele keten wordt herverdeeld en de agro- en voedingsactiviteiten van Europa worden versterkt. ImPrOVE zal een generieke processtroom ontwerpen die toepasbaar is op de meeste soorten afvallen. Twee gevallen zullen worden bestudeerd: Zuid-Europese afvallen van olijven en Midden-/Noord-Europese afvallen van appels/peren/kersen/komkommers. De totale valorisatie wordt bereikt in drie procesclusters: (1) voorbehandeling van de afvallen, waarbij aroma's en olie uit de afgescheiden zaden vrijkomen; (2) extractie van hoogwaardige materialen uit de voorbehandelde pulp en (3) valorisatie van de resulterende vezelmassa, hetzij rechtstreeks (functioneel ontworpen vezels) of door cellulose-lignine te splitsen en beide materialen fysisch, enzymatisch en/of chemisch te valoriseren. Een ambitieus concept is het gebruik van biogebaseerde ionische vloeistoffen (BIOILs) of natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen (NADES) als extractievloeistoffen geavanceerde groene oplosmiddelen. Nog ambitieuzer, en zeer aantrekkelijk, is te bestuderen of de extractievloeistof zelf kan worden gebruikt in plaats van de geïsoleerde en gezuiverde ingrediënten, waardoor enige downstream processing kan worden vermeden. Dermatologische en metabolomische tests, (eco)toxiciteit, biologische afbraak, LCA, industriële relevantie, schaalbaarheid en economische levensvatbaarheid zullen op duurzame wijze worden aangepakt door het Europese multidisciplinaire partnercluster, met academische en industriële leden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

CycloPUR - Fundamentele inzichten in reversibele polymerisatie van polyurethanen. 01/07/2019 - 31/12/2020

Abstract

Polyurethanen (PU) vormen een veelzijdige groep polymeren, die in stijgende mate in diverse applicaties gebruikt worden; matrassen, constructieschuimen, automotive en lijmen. PU is een vernet condensatiepolymeer, resulterend uit de reactie van polyolen (polyhydroxylalcoholen) met sterk reactieve diisocyanaten. Als thermoharder (een polymeer zonder smeltpunt) is PU moeilijk recycleerbaar, en state-of-the-art mechanische recyclage leidt enkel tot laagwaardige producten. Nochtans wordt chemolyse (chemische depolymerisatie) sinds lang verkend als alternatief, maar commerciële toepassing beperkt zich tot herwinning van de polyolen. De afwezigheid van technologische opties voor het herwinnen van de diisocyanaat derivaten is hoofdzakelijk te wijten aan de complexiteit van deze moleculen, en een gebrek aan kennis over hun chemisch gedrag tijdens het chemolyseproces. Deze STIMPRO beoogt inzichten in hoe de derivaten van isocyanaat gevormd worden, en hoe zij reageren tijdens een alcoholyse, door experimenten met modelmonomeren. Samen met experimentele en computationele observaties over mengen en oplosbaarheid, wordt deze kennis aangewend voor de creatie van een basisproces voor chemolyse van modelpolyurethanen. De resultaten van deze studie kunnen later gebruikt worden voor het formuleren van een chemolyse van realitisch PU-afval, met herwinning van beide monomeren als belangrijke technologische doorbraak. Daarnaast kan de opgedane kennis getransfereerd worden naar toekomstige formulatie van nieuwe PU met biogebaseerde monomeren

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Enzymatische reacties in NADES als nieuwe, groene media: activiteit en substraat-/productsolvatatie. 01/07/2018 - 31/12/2019

Abstract

Het voorgestelde onderzoeksproject beoogt het tonen van de geschiktheid en verklaren van het effect van nieuwe, groene solventen, natuurlijke diepe eutecticum solventen (NADES), op enzymatische reacties. NADES zijn eutectische mengsels van twee of meerdere primaire biologische metabolieten (sacchariden, aminozuren, organische zuren, ureum, choline, polyolen) die vloeibaar zijn op of net boven kamertemperatuur, door aanwezigheid van netwerkvormende waterstofbruggen. Hoewel ze eerder onderzocht zijn als groene extractiesolventen, zijn publicaties over hun gebruik voor enzymatische reacties schaars. Voor het eerst zullen wij de invloed van NADES op enzymatische reacties disaggregeren in volgende effecten: solvatatie-energie, massatransfer in bulk en stabiliteit van enzyme-substraat-intermediaren. Een goed gekende enzymatische omzetting, nl. de deacetylering van mannosylerythritol lipide (MEL) mengels met Novozym 435 (een commercieel lipase), zal uitgevoerd worden in NADES als voorbeeldsysteem. Hoewel geen multi-parametrische regressie wordt gedaan, worden kwalitatieve (en semi-kwantitatieve) inzichten vergaard via het koppelen van parametrische oplosbaarheidsmodellering (Hansen model, met experimentele validatie en input) met fysicochemische karakterisering (viscositeit, oppervlaktespanning) van NADES systemen, en concentratie- (substraat, enzyme) en temperatuursafhankelijke kinetische experimenten en modellering. Het geanticipeerde resultaat van dit project is een aanduiding van enzymatische efficiëntie in doelgerichte NADES, en een ontleding van de marginale efficiëntieverandering naar solvatatie, activiteit en massatransferverschillen in vergelijking met traditionele organische solventsystemen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

MATTER - Mechanische en thermochemische recyclage van gemengd plastic afval 01/05/2018 - 31/10/2020

Abstract

Het MATTER project, een tweejarig Catalisti-ICON project (2018-2020), doelt op het evalueren van de recyclage van post-consumer plastic afvalstromen en de gegenereerde data te gebruiken om een beslissingsondersteunend kader te bouwen. In het MATTER project, worden technische en marktgebaseerde criteria ontwikkeld om een optimaal plastic afval management systeem te ontwikkelen. Meer specifiek, focust het project op de P+ fractie (alle plastic verpakkingsafval) van het uitgebreide P+MD inzamelings- en sorteringssysteem. Partners vanuit de gehele waardeketen nemen deel in het projectconsortium: scheiding en voorbehandeling (Indaver en Bulk.ID), mechanische recyclage (Borealis en ECO-Oh!) en thermochemische recyclage (Indaver en Borealis). Duurzaamheidsanalyses laten ontwikkeling van een beslissingsondersteunend kader toe.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Bio-fabriekjes voor omzetting van polyethyleen. 01/04/2018 - 31/03/2019

Abstract

Dit onderzoeksvoorstel beoogt het bevestigen/ontkrachten van de recent ontdekte (Bombelli et al., Current Biology 2017) versnelde biochemische omzetting van lagedichtheidpolyethyleen (LDPE) door larven van de grote wasmot Galleria mellonella, en het onderzoeken van de aard en opbrengst van metabolieten. Na bekendmaking werden echter onmiddellijk sterke bedenkingen over de betrouwbaarheid van deze conclusies gepubliceerd (Weber et al., Current Biology 2017). Het voorgestelde onderzoek houdt een verbeterd analytisch programma in, gebruik makend van goede blanco en steriele stalen en analyseren van de composietstalen met homogenaat/LDPE. Daarnaast doelt het onderzoek op een mechanistisch begrip van de omzetting. Indien de resultaten uit eerdere literatuur bevestigd worden, zal dit leiden tot verder onderzoek naar biochemische recyclage processen voor polyolefinen, nu dat mechanische recyclage op limieten botst. Ook indien eerdere vaststellingen ontkracht worden, laat dit onderzoeksvoorstel toe deel te nemen in de lopende wetenschappelijke discussie, en kennis en expertise op te bouwen in biochemische afbraak van polyolefinen, of breder nog, functionaliseren van alkanen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Bio-LCCM's - lange keten condensatiemonomeren. 01/02/2018 - 15/08/2019

Abstract

Het voorgestelde onderzoek doelt op de ontwikkeling van (nieuwe) betaalbare hoogwaardige lange ketenbifunctionele monomeren geschikt voor condensatiereacties, het verduurzamen van hun productieproces en de aanmaak van demonstratiemonsters, met het oog op het verwerven van een octrooi en parallelle industriële valorisatie. Vanuit de beoogde monomeren kunnen nieuwe materialen, in het bijzonder polymeren, geproduceerd worden die ongekende fysicochemische, thermische en mechanische eigenschappen hebben in vergelijking met polymeren bereid vanuit bestaande korte (max. C10 ketenige) α,ω-bifunctionele condensatiemonomeren. Daarnaast zijn deze nieuwe materialen biodegradeerbaar, en openen ze een nieuw perspectief op chemische recyclage. Vandaag kunnen monomeren vergelijkbaar aan de beoogde monomeren enkel geproduceerd worden met een lage koolstofefficiëntie en hoge economische en milieukundige kostprijs. Wij stellen daarom een nieuwe syntheseweg voor, in lijn met principes van groene chemie, die zowel lange (C18+) α,ω-bifunctionele condensatiemonomeren oplevert, als asymmetrische versies van dergelijke monomeren kan opleveren en een syntheseweg die de ketenlengte van dergelijke monomeren kan verhogen tot zelfs verdubbelen. De laatste twee processen waren tot dusver (industrieel) niet bekend noch mogelijk. De monomeren met lange tot zelfs dubbele ketenlengte zijn tot heden nog niet beschreven en dus compleet nieuw. De haalbaarheid van de voorgestelde syntheseweg werd al aangetoond in preliminaire experimenten. De prestaties van vooral dergelijke nieuwe polyesterstructuren zal vergeleken worden met die van "klassieke" (korte) keten varianten. In een tweede fase worden langere ketens (C18+) beoogd door de ketenlengte te verlengen tot te verdubbelen. In dit laatste geval wordt een ethermolecule van twee vetzuurketens bekomen dat aan beide zijden getermineerd is. De bedoeling is dat de totale lengte van de keten tussen de twee functionele groepen groot is, dit wil zeggen 18 tot meer atomen bevat. De hypothese is dat de aanwezigheid van de ether-zuurstof intern in de lange keten geen fundamentele veranderingen in de ketenstructuur oplevert, waardoor de eigenschap van de equivalente homogene "grote C-keten" bekomen wordt. De eigenschappen van deze nieuw bekomen monomeren en vooral oligomeren en polymeren opgebouwd met deze bouwstenen zullen worden nagegaan. Met de bekomen gegevens en voorbeelden wordt een patent ingediend. In een derde fase wordt voor een selectie van de monomeren, namelijk deze met hoogste industriële vraag, de productieprocedure (kostenstructuur) verfijnd. Van deze monomeren worden grotere hoeveelheden aangeleverd ter demonstratie aan industriële partners met het oog op het activeren van de industriële valorisatie. Tegelijkertijd wordt een eerste kostschatting gemaakt.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)