Połączenie zaawansowanych technologii i troski o środowisko. Co przynosi projekt TITAN?
W odpowiedzi na rosnące wyzwania klimatyczne i potrzebę odejścia od paliw kopalnych naukowcy z Politechniki Warszawskiej biorą udział w jednym z najbardziej innowacyjnych projektów badawczych realizowanych obecnie w Europie. Projekt TITAN, finansowany przez Komisję Europejską w ramach programu Horyzont Europa, ma na celu opracowanie technologii, która pozwoli bezpośrednio przekształcać biogaz w zielony wodór oraz użyteczne materiały węglowe.
Zdaniem uczelni, to podejście może w przyszłości znacząco zmienić sposób wykorzystania odnawialnych źródeł energii i ograniczyć emisje gazów cieplarnianych.
Specjaliści z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej odpowiadają za kluczowy obszar badań obejmujący projektowanie i testowanie katalizatorów, analizę przebiegu reakcji chemicznych oraz tworzenie modeli matematycznych nowego typu reaktora. Dzięki temu możliwe jest dokładne zrozumienie procesu zachodzącego w reaktorze i przygotowanie technologii do dalszego rozwoju oraz wdrożenia przemysłowego. Istotą opracowywanego rozwiązania jest wykorzystanie mikrofal do bezpośredniego ogrzewania złoża katalizatora. Takie podejście znacząco zwiększa efektywność energetyczną całego procesu, ponieważ energia trafia dokładnie tam, gdzie jest potrzebna. Badania koncentrują się na dwóch reakcjach chemicznych, które umożliwiają otrzymywanie wodoru bez emisji dwutlenku węgla.
Dodatkowym, bardzo cennym efektem jest powstawanie stałych materiałów węglowych, które zamiast trafiać do atmosfery mogą zostać wykorzystane w praktyce. W toku badań naukowcy przetestowali wiele różnych katalizatorów i osiągnęli bardzo wysoką skuteczność konwersji metanu, sięgającą aż 95 procent. Równolegle prowadzone są prace nad modyfikacją katalizatorów, które sprzyjają powstawaniu nanostruktur węglowych o dużym potencjale technologicznym, oraz nad metodami ich regeneracji, co ma kluczowe znaczenie dla długotrwałej i opłacalnej pracy instalacji.
Ważnym elementem projektu jest także modelowanie działania reaktora i symulowanie jego pracy w warunkach zbliżonych do przemysłowych. Pozwala to ocenić, jak technologia będzie funkcjonować po zwiększeniu skali i przygotować ją do etapu demonstracyjnego. Uzyskane wyniki są już wykorzystywane w publikacjach naukowych i stanowią solidną podstawę do dalszych prac wdrożeniowych.
Wytwarzany w procesie biochar może być stosowany do poprawy jakości gleby i długotrwałego magazynowania węgla, co sprzyja ograniczaniu emisji dwutlenku węgla. Badania obejmują ocenę bezpieczeństwa takiego materiału, jego wpływ na organizmy glebowe oraz zdolność do poprawy retencji wody i żyzności gleb, szczególnie w rejonach działania biogazowni.
Nowoczesnym uzupełnieniem prac badawczych jest zastosowanie sztucznej inteligencji do analizy procesu starzenia się katalizatorów. Opracowany model pozwala przewidywać spadek ich aktywności w czasie i lepiej kontrolować zjawiska prowadzące do ich zużycia. Takie podejście zwiększa niezawodność technologii i obniża koszty jej eksploatacji. Jednym z konkretnych rezultatów projektu jest działające stanowisko badawcze uruchomione na Politechnice Warszawskiej, które umożliwia testowanie produkcji wodoru w reaktorze fluidalnym ogrzewanym mikrofalowo. To niezwykle ważny krok w stronę praktycznego zastosowania opracowywanej technologii.
Innowacyjne badania prowadzone w ramach projektu TITAN pokazują, że zielona transformacja energetyczna może iść w parze z rozwojem nowoczesnych technologii przemysłowych. Opracowywane rozwiązania mają potencjał, by wspierać gospodarkę o obiegu zamkniętym, ograniczać emisje gazów cieplarnianych i przyczynić się do rozwoju przyszłych technologii wodorowych w Europie.
Źródło: Politechnika Warszawska
Czytaj też: Europejskie długoterminowe eksperymenty rolnicze. Naukowcy sprawdzają co wzmacnia glebę
Grafika tytułowa: ThisisEngineering / Unsplash
