Oláh György Doktori Iskola

Témavezető:  Dr. Csontos István, Dr. Marosi György

Tanszék/Intézet: Szerves kémia és Technológia Tanszék (SZKT)

Lézer Pirolízis-FTIR Módszerrel Támogatott Műanyag Újrahasznosítási Technológiák

A kutatási téma néhány soros bemutatása:

A Szerves Kémia és Technológia Tanszéken munkám során részt vettem egy új módszer, a Lézer Pirolízis – FTIR kapcsolt rendszer kifejlesztésében, mely a polimerek termikus bomlása és égése során keletkező bomlástermékek, illetve füstgázok detektálására alkalmas. Vizsgáltam a módszer alkalmazhatóságát különböző paraméterek (lézer teljesítmény, besugárzási idő), és atmoszférák (inert és oxidatív) mellett tiszta polimereket, égésgátolt (nano)kompozitokat alkalmazva modellanyagként. A lézer teljesítményének változtatásával a bomlás foka és sebessége befolyásolható, a gázfázis folyamatos nyomon követése, pedig lehetővé teszi a folyamatok időbeli lezajlásának, és a különböző adalékok hatásának megértését.

Polipropilén kompozitokban az agyagásványok (szepiolit és organofilizált montmorillonit) hatásait vizsgálva a polipropilén bomlási folyamataira Lézer Pirolízis-FTIR spektrométer kapcsolt rendszerrel, a kialakult szilárd szenes szerkezeten pásztázó elektronmikroszkóppal nanocső jellegű képződményeket fedeztem fel. A szakirodalom áttekintése után valószínűsíthető, hogy a többfalú szén nanocsövek egy új, a korábbiaknál jóval egyszerűbb előállítási módját sikerült felfedezni. Elvégeztem a folyamat részletes vizsgálatát, a keletkezéshez szükséges körülmények és összetevők meghatározását.

A kutatócsoportunk által elnyert újrahasznosítási pályázatokhoz kapcsolódva (W2Plastics – EU7, Recytech - NKTH) lehetőség nyílt a lézer-pirolízis (LP)- infravörös spektrométer (FTIR) kapcsolt rendszer alkalmazási területeinek bővítése. A cél autóipari, elektronikai, építőipari és háztartási hulladékok műanyagtartalmának értéknövelő újrahasznosítása volt, melyet egy teljes technológia kidolgozásával lehet csak megvalósítani. Ennek az első lépése a másodlagos nyersanyag összetételének elemzése, melyhez szükség van egy komplex analitikai módszer kifejlesztésére, melyben szerepet kapott a lézer-pirolízis (LP)-FTIR technika is.

A mérések eredményei alapján megadhatóak a viszonylag tiszta polimerfrakciók kinyeréséhez szükséges szeparációs határok az anyagában legkönnyebben újrahasznosítható és a pirolízisre alkalmas hulladékhányad között, mely a technológia kidolgozásának alapját képezi. A közel tiszta polietilén és polipropilén frakciók értéknövelő újrahasznosítás után – stabilizáló, erősítő és égésgátló adalékok alkalmazásával – visszavezethetőek a termelésbe, a kevésbé tiszta frakciókból pedig hulladéklerakók lezárására felső szigetelőfólia készülhet.

Az anyagában már gazdaságosan nem újrahasznosítható frakciók energiakinyerés céljából pirolizátorba kerülnek, melyben lejátszódó folyamatok modellezésére alkalmas a Lézer Pirolízis-FTIR kapcsolt módszer. A magas töltőanyag és polipropilén tartalmú frakciók pirolízise esetén, a szenes maradékon megfigyelhetőek a már korábban tiszta anyagokból előállított nanocsövek/szálak.

Amennyiben a kidolgozott technológiával a műanyag hulladékok többsége újrahasznosítható, úgy a gazdaságosság mellett teljesíthetőek az EU által előírt újrahasznosítási arányszámok.