Nanoszálas katalizátorok elektrosztatikus előállítási és töltési eljárásának kutatás-fejlesztése
GINOP_PLUSZ-2.1.1-21-2022-00036
Kedvezményezett neve
H-ION Kutató, Fejlesztő és Innovációs Korlátolt Felelősségű Társaság
A projekt címe és célja
Nanoszálas katalizátorok elektrosztatikus előállítási és töltési eljárásának kutatás-fejlesztése
Megvalósítás helyszíne
8000 Székesfehérvár, Had utca 1-3.
Operatív program neve
Széchenyi Terv Plusz
Projekt összköltsége
492, 61 millió Ft
Finanszírozási arány
68,59%
Projekt megvalósításának kezdete
2022.05.01.
A projekt fizikai befejezésének dátuma
2025.04.30.
A projekt azonosító száma
GINOP_PLUSZ-2.1.1-21-2022-00036
A projekt az Európai Unió támogatásával, a magyar állam társfinanszírozásával valósult meg.
A fejlesztés háttere és célja
A projekt célja egy olyan új, automatizált elektrosztatikus nanoszál előállítási technológia kidolgozása volt, amellyel katalizátor tartalmú nanoszálas anyagokat lehet közvetlenül vegyi reaktorok belsejébe juttatni. E megoldás lehetővé teszi, hogy a nanotechnológiás anyagokat hatékonyan, előkészítés nélkül építsék be a modern, folytonos vegyipari technológiákba.
Főbb eredmények
Kifejlesztésre került egy kombinált nanoszálas előállító és töltő berendezés és technológia, amely képes oszlopreaktorokba töltendő katalizátor tartalmú nanoszálas kompozitok előállítására. A kifejlesztett rendszer felépítése moduláris, amelynek köszönhetően későbbiekben a különböző részegységek továbbfejlesztése egymástól függetlenül is elvégezhető, ezáltal a berendezés és a technológia műszaki paraméterei és felhasználási lehetőségeinek a köre is bővíthetővé válik. A fejlesztés során különös tekintettel voltunk arra, hogy a működési és üzemeltetési paramétermezőt a lehető legszélesebb tartományban tartsuk. Ezzel segítve a felhasználói oldalt, hogy a berendezés minél hatékonyabban szolgálhasson ki optimalizációs feladatokat és projekteket. A moduláris felépítés és a nagyfokú parametrizálhatóság nagy mértékben elősegíti, hogy a berendezés és a technológia könnyen és gyorsan adott célfeladatokra alakítható akár a későbbi felhasználók által is.
Megvalósult többféle katalizátort tartalmazó polimerbe ágyazott nanoszál rendszer különböző fehérje-, nemesfém- és ritkafém-alapú katalizátorokkal is. A fejlesztés során számos kísérletet végeztünk különböző kutatás-fejlesztésekben és ipari alkalmazásokban is releváns, több esetben környezetbarát- és biopolimerekkel is.Meghatároztuk azon polimerek körét, amely kompatibilisek a technológiával. Céljaink között szerepel a berendezés és a technológia további fejlesztése és optimalizálása további polimerek bevonásával.
A fejlesztés során többféle iparban rendszeresen használt tiszta fém katalizátort (pl.: platina, palládium, nikkel, gallium alapú ötvözet katalizátort) és biológiai alapú enzimkatalizátort is használtunk a rendszer kialakítására, tesztelésére, a működésének és a technológiának a validálására.
Létrejött egy új, nanoszálas katalizátoros oszlopreaktor termékcsalád, amely hatékonyabb a hagyományos portöltetes eljárásoknál. Napjaink egyik leginkább feltörekvő kémiai technológiája az áramlásos kémia, amely a klasszikus, lombikban végzett reakciókat váltja fel automatizált, programozott, funkcionális alegységekből álló berendezésekkel. Ennek a technológiának az egyik kulcs eleme olyan kémiai reaktor, amelyben a kémiai reakciók katalizátorokkal töltött oszlopreaktorok belsejében zajlanak le. A nanoszálas katalizátorok kiválóan alkalmasak kémiai reakciók hatékonyságának javítása érdekeben, azonban makroszkópikus szerkezetükből adódóan áramlásos oszlopreaktorban való felhasználásuk ezidáig erősen korlátozott volt. Fejlesztésünk során kialakítottunk olyan oszlopreaktor sorozatot, amely a fejlesztett technológiánkkal kombinálva alkalmassá teszi a nanoszálas katalizátorok felhasználását ilyen környezetben is.
Hasznosítási lehetőségek
Gyógyszeripar és biotechnológia
a klasszikus és a fehérje-alapú nanoszálas katalizátorok a technológiai tér bővülésével nagymértékben segíthetik gyógyszerhatóanyagok, modern növényvédőszerek kutatását, fejlesztését és gyártását is.
Petrolkémia és finomkémiai ipar
A nemesfémeket tartalmazó katalizátorok és oszlopreaktorok jelentősen bővíthetik a az olajipari eljárások és a finomkémiai alapanyagok kutatás-fejlesztésének és gyártásának lehetőségeit.
Környezetvédelem
A nanoszálas anyagokból készült gyorsan, egyedi problémára fejlesztett nagyhatékonyságú szűrők segítségével természetes vagy mesterséges vizekben előforduló káros, nehezen vagy egyáltalán nem lebomló szennyezők eltávolítása nagyságrendekkel felgyorsulhat.
Fenntarthatósági szempontok
A projekt során fejlesztett új, automatizált technológia jelentősen csökkentheti egyes laboratóriumi kutatás-fejlesztési folyamatok vagy ipari gyártások idő-, energia- és nyersanyagfelhasználást is.
A nanoszálas alapú katalizátorok, töltetek és reaktorok hosszabb élettartammal és nagyobb hatékonysággal rendelkeznek, mint a jelenleg alkalmazott, régebbi technológiák.
A nanoszálas polimer alapú katalizátorok, a modern áramlásos technológiákkal kombinálva gazdaságos és környezetbarát alternatív megoldásokat szolgáltatnak, mint kutatás-fejlesztések, mind gyártások során.
Projektjelentőség
A projekt hozzájárul a magyar ipar technológiai fejlődéséhez, új exportképes termékek és innovatív megoldások születnek általa. A nanoszálas technológia támogatja a fenntarthatóságot, a gyorsabb kutatási folyamatokat és az ipari digitalizációt.
