Εργαστήριο Πετροχημικής Τεχνολογίας (ΕΠΤ), Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πολυτεχνική Σχολή, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ)

Ο στόχος του έργου στο Εργαστήριο Πετροχημικής Τεχνολογίας (ΕΠΤ) είναι η βελτίωση και η ανάπτυξη νέων θερμοχημικών (καταλυτικών) διεργασιών με χαμηλό ενεργειακό και πειβαλλοντικό αποτύπωμα μέσω μιας ολοκληρωμένης κύρια πειραματικής προσέγγισης. Οι ερευνητικες δραστηριότητες κατευθύνονται προς τη μετατροπή των αλκανίων σε αλκένια και εναλλακτικά καύσιμα, τη σύνθεση προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας από παραπροϊόντα της βιομάζας, τη μετατροπή του φυσικού αερίου σε εναλλακτικά καύσιμα και τη δέσμευση του CO2 σε υψηλές θερμοκρασίες από απαέρια καύσης ενεργοβόρων βιομηχανιών. Η έρευνα περιλαμβάνει συνδυαστικές προσπάθειες στους τομείς της σύνθεσης, του χαρακτηρισμού και της αξιολόγησης στερεών υλικών (καταλυτών). Οι τεχνικές σύνθεσης που εφαρμόζονται περιλαμβάνουν μεθόδους εμποτισμού, συγκαταβύθισης, sol-gel, ανάφλεξης κτλ. Ένα ευρύ φάσμα των φυσικοχημικών και φασματοσκοπικών μεθόδων εφαρμόζονται για τον προσδιορισμό της ειδικής επιφάνειας (προσρόφηση N2–BET), των δομικών (XRD, FTIR, SEM, HR-TEM) και φυσικοχημικών (ICP, θερμοπρογραμματιζόμενη αναγωγή/οξείδωση/εκρόφηση κλπ.) ιδιοτήτων των υλικών κατά τη διάρκεια της σύνθεσης καθώς και πριν και μετά την χρήση τους. Η δραστικότητα των υλικών αξιολογείται σε μονάδες εργαστηριακής κλίμακας εξοπλισμένες με αντιδραστήρες σταθερής και ρευστοστερεάς κλίνης και on-line συστήματα ανάλυσης. Οι πειραματικές διατάξεις είναι επίσης κατάλληλες για την κινητική διερεύνηση των αντιδράσεων και την ανάπτυξη μηχανιστικών κινητικών μοντέλων. Εκτός από την μοντελοποίηση της κινητικής, οι υπολογιστικές δραστηριότητες του Εργαστηρίου περιλαμβάνουν κύρια το σχεδιασμό αντιδραστήρων και προσομοίωση συνολικά των υπό μελέτη διεργασιών.

Συμβολή στο Έργο

Το Eργαστήριο Πετροχημικής Τεχνολογίας του Α.Π.Θ. με επικεφαλής την καθηγήτρια Αγγελική Λεμονίδου είναι ο συντονιστής του έργου CO22MeOH και είναι υπεύθυνο για την συνολική διαχείριση. Οι ερευνητικές δραστηριότητες του εργαστηρίου επικεντρώνονται στην ανάπτυξη τεχνολογιών δέσμευσης του CO2 από τα απαέρια τσιμεντοβιομηχανιών και πιο συγκεκριμένα στη χρήση ροφητικών υλικών υψηλών και ενδιάμεσων θερμοκρασιών μέσω της τεχνολογίας ενανθράκωσης. Η αντίδραση ενανθράκωσης είναι ισχυρά εξώθερμη και μπορεί να πραγματοποιηθεί σε χαμηλές (<200°C), ενδιάμεσες (200–400°C), ή υψηλές θερμοκρασίες (>400°C), ανάλογα με το είδος του στερεού υλικού που χρησιμοποιείται. Κύριος ερευνητικός στόχος αποτελεί η εύρεση στερεών ροφητικών υλικών CO2 βασισμένα σε φυσικά ορυκτά χαμηλού κόστους μετά από κατάλληλη τροποποίηση για την σταθεροποίηση της δομής τους σε επαναλαμβανόμενους κύκλους ενανθράκωσης/αναγέννησης. Τα υλικά θα δοκιμαστούν ως προς την ροφητική τους ικανότητα και σταθερότητα αρχικά σε θερμοζυγό και στη συνέχεια σε μονάδες συνεχούς ροής εργαστηριακής και πιλοτικής κλίμακας.

Επιλεγμένες δημοσιεύσεις ερευνητικής ομάδας ΕΠΤ σχετικές με το αντικείμενο του έργου

Τ. Papalas, Α.Ν. Antzaras, Α.Α. Lemonidou, Evaluation of Calcium-Based Sorbents Derived from Natural Ores and Industrial Wastes for High Temperature CO2 Capture, Industrial & Engineering Chemistry Research, 59 (2020) 9926-9938

Τ. Papalas, Α.Ν. Antzaras, Α.Α. Lemonidou, Intensified steam methane reforming coupled with Ca-Ni looping in a dual fluidized bed reactor system: A conceptual design, Chemical Engineering Journal, 382 (2020) 122993

A.Ν. Antzara, A. Arregi, E. Heracleous, A.A. Lemonidou, In-depth evaluation of a ZrO2 promoted CaO-based CO2 sorbent in fluidized bed reactor tests, Chemical Engineering Journal, 333 (2018) 697–711

D. Ipsakis, E. Heracleous, L. Silvester, D.B. Bukur, A.A. Lemonidou, Reduction and Oxidation Kinetic Modeling of NiO-based Oxygen Transfer Materials Chemical Engineering Journal, 308 (2017) 840–852

A. Antzara, E. Heracleous, A.A. Lemonidou, Energy efficient sorption enhanced-chemical looping methane reforming process for high-purity H2 production: Experimental proof-of-concept, Applied Energy, 180 (2016) 457–471

Z. Skoufa, A. Antzara, E. Heracleous, A.A. Lemonidou, Evaluating the activity and stability of CaO–based sorbents for post–combustion CO2 capture in fixed–bed reactor experiments, Energy Procedia, 86 (2016) 171–180

A. Antzara, E. Heracleous, D.B. Bukur, A.A. Lemonidou, Thermodynamic analysis of hydrogen production via chemical looping steam methane reforming coupled with in situ CO2 capture, International Journal of Greenhouse Gas Control, 32 (2015) 115–128

A. Antzara, E. Heracleous, A.A. Lemonidou, Improving the stability of synthetic CaO–based CO2 sorbents by structural promoters, Applied Energy 156 (2015) 331–343
A. Antzara, E. Heracleous, A.A. Lemonidou, Development of CaO–based Mixed Oxides as Stable Sorbents for Post–Combustion CO2 Capture Via Carbonate Looping, Energy Procedia, 63 (2014) 2160–2169

S.D. Angeli, C.S. Martavaltzi, A.A. Lemonidou, Development of a novel-synthesized Ca-based CO2 sorbent for multicycle operation: Parametric study of sorption, Fuel, 127 (2014) 62–69

C.S. Martavaltzi, T. Pefkos, A.A. Lemonidou, Operational window of sorption enhanced steam reforming of methane over CaO-Ca12Al14O33, Industrial & Engineering Chemistry Research, 50(2) (2011) 539–545

C.S. Martavaltzi, A.A. Lemonidou, Hydrogen Production via Sorption Enhanced Reforming of Methane: Development of a novel hybrid material-reforming catalyst and CO2 sorbent, Chemical Engineering Science, 65(14) (2010) 4134–4140

C.S. Martavaltzi, E.P. Pampaka, E.S. Korkakaki, A.A. Lemonidou, Hydrogen production via steam reforming of methane with simultaneous CO­2 capture over CaO-Ca12Al14O33, Energy and Fuels, 24(4) (2010) 2589–2595

C.S. Martavaltzi, T. Pefkos, A.A. Lemonidou, Parametric study of the CaO–Ca12Al14O33 synthesis with respect to high CO2 sorption capacity and stability on multicycle operation, Industrial & Engineering Chemistry Research, 47(23) (2008) 9537–9543

C.S. Martavaltzi, A.A. Lemonidou, Development of new CaO based sorbent materials for CO2 removal at high temperature, Microporous and Mesoporous Materials, 110 (2008) 119–127