Zöld technológiák a modern vegyiparban

Zöld technológiák a modern vegyiparban Szépvölgyi János MTA Természettudományi Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet

Motto A Földet nem szüleinktől örököltük, hanem gyermekeinktől kaptuk kölcsön

Seattle suquamish törzsfőnök

MTA Kémiai Tudományok Osztályának tudományos ülése - 2013. november 6.

A vegyipar és környezete Környezet Terület

Vegyipar

Terület

Alapanyagok

Termékek

⏎ Energia Segédanyagok

Hulladékok Környezeti hatások - levegő - talaj - víz


Az E-tényező E-tényező

Termékmennyiség (t)

Hulladéktömeg (t)

Ásványolajipar

≈0,1

106-108

105-107

Vegyipari alapanyaggyártás

<1-5

104-106

<104-5106

Finomvegyszergyártás

5-50

102-104

5102-5105

25-100

10-103

2,5102-105

Iparág

Gyógyszeripar

E-tényező (környezeti tényező): 1 kg termékre eső hulladéktömeg Sheldon RA: “The E factor: fifteen years on”, Green Chem. 9 (2007) 1273-1283.


Környezeti hatások csökkentése Zöld kémia

>>

zöld technológiák

Anastas PT, Warner JC: Green Chemistry: Theory and Practice, OUP, Oxford, 1998 Horváth IT: Magyar Tudomány 2002 (12) 1585


Utak a zöld technológiához • Technológia bemenő oldal – Megújuló alapanyagok és energiaforrások használata – Veszélyes és mérgező alap- és segédanyagok elkerülése – Vízfelhasználás csökkentése

• Technológiai folyamatok – Hatékony anyag- és energiafelhasználás (integráció) – Hulladékképződés minimalizálása (LWT) – Belső újrahasznosítás (recirkuláció)

• Technológia kimenő oldal – Könnyen lebomló és/vagy újrahasznosítható termékek (TLCA)

• Holisztikus szemléletmód – Molekulatervezés – berendezés – eljárás – technológia


Utak a zöld technológiához • Technológia bemenő oldal – Megújuló alapanyagok és energiaforrások használata – Veszélyes és mérgező alap- és segédanyagok elkerülése – Vízfelhasználás csökkentése

• Technológiai folyamatok – Hatékony anyag- és energiafelhasználás (integráció) – Hulladékképződés minimalizálása (LWT) – Belső újrahasznosítás (recirkuláció)

• Technológia kimenő oldal – Könnyen lebomló és/vagy újrahasznosítható termékek (TLCA)

• Holisztikus szemléletmód – Molekulatervezés – eljárás – technológia


MEGÚJULÓ ALAPANYAGOK MTA Kémiai Tudományok Osztályának tudományos ülése - 2013. november 6.

Megújuló alapanyagok: levulinsav +h v Fotokémia 5HMF

Katalízis Levulinsav (LA)

Katalízis Katalízis

+OH Légkörkémia

2MTHF

Légkörkémia

OH

KTIA-_AIK_12-1-2012-0014 MTA Kémiai Tudományok Osztályának tudományos ülése - 2013. november 6.

Biofinomító Borostyánkősav

Tejsav

1,3-propándiol

Biotermékek

Biokemikáliák Bioszálak

Biofestékek

Bioenergia Bioetanol

Biogumi Biogáz

Biobutanol

Bioragasztók

Bioáram Biodízel

Bioanyagok

Biokompozitok

Bioműanyagok

Zöld kompozitok

Bioalapú kenőanyagok

Új vonás: diverzifikált technológiai megoldások és termékszerkezet Magyarország előnyös helyzetben … lehet


ANYAG- ÉS ENERGIA INTEGRÁCIÓ MTA Kémiai Tudományok Osztályának tudományos ülése - 2013. november 6.

Alapok Anyagáramok

Energiaáramok

Integráció Rendszerszemléletű folyamattervezés és -irányítás Csökkenti az erőforrásigényt Lépései A feladat megfogalmazása Alternatívák kidolgozása Alternatívák kiválasztása Alternatívák elemzése


Energia

Integrált folyamattervezés Anyagok

Anyagok

Alapanyagok Oldószerek Katalizátorok Segédanyagok

Termékek Melléktermékek Szennyvizek Hulladékok Energia

Folyamat szimuláció (termékkinyerés, optimálás)

Fűtés, hűtés Villamos energia Nyomás

Fűtés, hűtés Villamos energia Nyomás

Reaktormodellezés (áramlás, kinetika, átadás) Terméktervezés (molekula modellezés)


Szűkületi pont (pinch-point) módszer

Hőcserélő hálózat

Folyamat-folyamat hőcsere

T (oC)

Hideg kompozit görbe

Szűkület alatti tartomány

Hideg áramok ki

Min. fűtés

Meleg kompozit görbe

Meleg áramok ki

Meleg áramok be

Hideg áramok be

Min. hűtés

Szűkület feletti tartomány

Szűkületi pont

Q (kW)


HULLADÉKMINIMALIZÁLÁS MTA Kémiai Tudományok Osztályának tudományos ülése - 2013. november 6.

Start

Módszertan a termelési hulladékok szisztematikus csökkentésére Halim I, Srinivasan R: Ind. Eng. Chem. Res. 2002, 41, 196

Minőségi anyagmérleg a folyamatban jelenlevő anyagok azonosítására Adott anyag kiválasztása a hulladékáramból Folyamat gráf erre az anyagra

Igen

DIAGNÓZIS Adott anyag valamennyi forrásának kiválasztása

FELSŐ SZINTŰ HULLADÉKMINIMALIZÁLÁS Valamennyi fenti forrásnál felső szintű, heurisztikus megoldások az adott anyag képződésének minimalizálására RÉSZLETES HULLADÉKMINIMALIZÁLÁS Valamennyi fenti forrásnál a hulladékképződésért felelős folyamatjellemzők azonosítása Az adott folyamatjellemzővel funkcionálisan összefüggő szomszédos források azonosítása

Stop

Nem

Más hulladékok?

Nem

Van ilyen forrás?


Igen

Újrahasznosítás: körkörös gazdaság Tervezés, gyártás

Újrahasznosítás

Javítás, újrafelhasználás

Értékesítés

Felhasználás


A jövő: ipari ökológia

Eppinger SD: MIT Sloan Management Review, October 1, 2010.


Zárógondolatok • Társadalmi elvárás – Környezetszennyezés visszaszorítása – Vegyipar ökológiai lábnyomának csökkentése

• Megoldási lehetőségek – Zöld termékek és eljárások kifejlesztése – Problémák komplex megközelítése

• Hosszabb távú feladatok – Ipari ökológia gyakorlattá válása – Természeti és vegyipari rendszerek összehangolása


Zöld technológiák a modern vegyiparban

Recommend Documents