Simultaneous Valorisation of Metallic Iron-Rich Waste and Carbon Dioxide by Hydrothermal Reactions

Datum: 14 oktober 2016

Locatie: UAntwerpen, Campus Drie Eiken, Promotiezaal Q0.02 - Universiteitsplein 1 - 2610 Antwerpen-Wilrijk (route: UAntwerpen, Campus Drie Eiken)

Tijdstip: 11 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Chemie

Promovendus: Koen Michiels

Promotor: Vera Meynen & Jeroen Spooren

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Koen Michiels - Faculteit Wetenschappen, Departement Chemie



Abstract

Dit doctoraatsonderzoek focust op de simultane valorisate van twee afvalmaterialen, namelijk fijne industriële metallisch ijzerrijke afvalpoeders en antropogeen geproduceerde koolstofdioxide, door middel van een hydrothermische methode die instaat voor zowel de productie van waterstofgas als de conversie van koolstofdioxide en dit waterstofgas naar organische chemicaliën. Waterstofgas wordt bekomen door het splitsen van water, dat gelijkertijd plaatsvindt met de oxidatie van metallisch ijzer, aanwezig in fijne industriële afvalpoeders. Hierdoor worden deze laatsten ijzeroxidenbevattende producten.

Huidige technische hinderpalen voor hergebruik en recyclage van fijne metallisch ijzerrijke afvalpoeders zijn de aanwezigheid van fijne deeltjes en/of de (chemische) samenstelling. In het geval van koolstofdioxide is de reden de hoge stabiliteit van het molecule, dat in overmaat geproduceerd wordt  als uitlaatgas en druk zet op onze ecosystemen. Hydrothermische synthese is een beloftevolle techniek om hier een oplossing te bieden: reacties vinden plaats in een gesloten reactor die (gedeeltelijk) gevuld is met water en verwarmd is tot een temperatuur van minstens 100 °C, waardoor gunstige omstandigheden bekomen worden voor bepaalde reacties.

Tijdens dit doctoraatsonderzoek is een zorgvuldig gekozen, stapsgewijze experimentele aanpak gehanteerd om de valorisatie van fijne industriële metallisch ijzerrijke afvalpoeders en koolstofdioxide te bestuderen. De studie evolueert van het gebruik van zuiver (commercieel) metallisch ijzerpoeder, over de toevoeging van diverse maar individuele componenten, tot de aanwending van reële fijne industriële metallisch ijzerrijke afvalpoeders. Deze aanpak laat toe om de fundamentele reactieparameters te ontrafelen en de plaatsgrijpende reactiemechanismen te begrijpen. Vervolgens worden de effecten van individueel toegevoegde componenten in kaart gebracht. Uiteindelijk worden de waargenomen fenomenen gevalideerd tijdens de hydrothermische behandeling van reële afvalpoeders.

Dit doctoraatsonderzoek toont het voordeel aan van een hydrothermische methode die bestaat uit twee stappen. In een eerste stap wordt zuiver waterstofgas geproduceerd met hoge opbrengst onder milde hydrothermische reactieomstandigheden. De tweede stap grijpt plaats bij hogere temperaturen en zet opgelost koolstofdioxide en het geproduceerde waterstofgas om naar hoofdzakelijk formiaatzouten, wederom met hoge opbrengsten. Via deze methode wordt metallisch ijzer geoxideerd tot ijzer(II,III) oxide/magnetiet, dat kan worden ingezet voor verschillende toepassingen.

Vandaar bezitten de bekomen geoxideerde ijzerrijke poeders het potentieel ter aanwending als producten.



Url: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen