innochem proponowane opisy zagadnień badawczych · pozyskanie alternatywnych surowców jest...

INNOCHEMProponowane opisy zagadnień badawczych

Advisory

Poufne

16 lipca 2015

Agenda

1 Agenda badawcza 1

2 Zagregowane zagadnienia badawcze 11

Strona

PwC

14 lipca 2015

Agenda badawczaSekcja 1

1

INNOCHEM • Proponowane opisy zagadnień badawczych

PwC

14 lipca 2015

2


Sekcja 1 – Agenda badawcza

I. Pozyskanie surowcaII. Wytwarzanie

produktów podstawowych

III. Wytwarzanie produktów

specjalistycznych

IV. Nowe technologie

I a. Uzdatnianie surowca

V b. Niskoemisyjne technologie wytwórcze

I b. Pozyskiwanie alternatywnych surowców

V a. Optymalizacja prowadzonych procesów

II a. Rafinacja ropy naftowej i jej produkty

II c. Bazowe produkty chemiczne (organiczne i nieorganiczne)

II b. Dodatki do paliw i olejów mineralnych

II d. Nawozy

II e. Wielkotonażowe tworzywa polimerowe i dodatki oraz ich produkty

III b. Tworzywa konstrukcyjne i dodatki wspomagające

III a. Produkty i tworzywa specjalistyczne

IV a. Opracowanie i zastosowanie materiałów wysokoprzetworzonychi nanotechnologii

IV d. Chemiczne aspekty wytwarzania i magazynowania energii

IV b. Zielona chemia

IV c. Technologie materiałów hybrydowych i kompozytowych

III c. Środki ochrony roślin i produkty biobójcze

Strategiczne Obszary Badań i Rozwoju (SOBiR):

Obszary horyzontalne, mające zastosowanie do wszystkich elementów łańcucha

PwC

14 lipca 2015

3






specjalistycznych


I a. Uzdatnianie surowca Dostosowanie surowców do nowych zastosowań

Technologie oczyszczania odpadowych/zanieczyszczonych surowców pozwalające na ich zastosowanie w syntezach organicznych i nieorganicznych

Zagospodarowanie produktów ubocznych i odpadów powstałych podczas standardowych procesów produkcyjnych


Pozyskanie i zastosowanie surowców odnawialnych

Otrzymywanie i zastosowanie surowców uzyskanych z recyclingu

Badania nad zamiennikami surowcowymi zwiększającymi efektywność procesów wytwórczych

SOBiR Zagadnienia badawcze

PwC

14 lipca 2015

4






specjalistycznych




Synteza, badania właściwości i opracowanie dodatków funkcyjnych do ropy naftowej i paliw płynnych

Technologie wytwarzania produktów na bazie frakcji Cn

Modyfikacja wybranych technologii rafinacji ropy naftowej

Deemulgacja surowej ropy naftowej

Technologie wytwarzania olejów hybrydowych

Badania nad udoskonaleniem istniejących oraz wdrożeniem nowych rodzajów biopaliw


Nowe sposoby prowadzenia procesów jednostkowych w przemysłowej syntezie organicznej i nieorganicznej oraz metody wydzielania i oczyszczania substancji chemicznych

Rozwój technologii otrzymywania produktów i półproduktów bazowych wykorzystywanych w innych procesach wytwórczych oraz dodatków stosowanych w produktach chemicznych


PwC

14 lipca 2015

5






specjalistycznych


II d. Nawozy Badania nad dodatkami polepszającymi właściwości fizyczne nawozów

Podniesienie efektywności wykorzystania składników pokarmowych z nawozów (otoczkowanie, inhibitory, kontrolowane uwalnianie składników pokarmowych w czasie, nowe technologie nawożenia)

Nowoczesne technologie produkcji nawozów z dodatkami innych składników pokarmowych (w tym z wykorzystaniem surowców odnawialnych oraz organicznych)


Technologie wytwórcze ukierunkowane na przedłużenie łańcucha produkcyjnego

Badania ukierunkowane na modyfikację technologii oraz właściwości i rozszerzenie zastosowań wielkotonażowych i tworzyw polimerowych


PwC

14 lipca 2015

6






specjalistycznych



Zastosowanie metod radiacyjnych do wytwarzania i modyfikacji polimerów i materiałów polimerowych

Nowe specjalistyczne dodatki do materiałów polimerowych

Opracowanie nowych certyfikowanych materiałów odniesienia do kontroli jakości substratu i produktu

Sensory i biosensory polimerowe

Badania i rozwój polimerów i polimerowych tworzyw specjalistycznych

Technologie wytwarzania polimerów i tworzyw biodegradowalnych biorozkładalnych

Technologie przetwarzania monomerów i półfabrykatów powstających w jego procesie wytwórczym do wysokomarżowych produktów specjalistycznych


PwC

14 lipca 2015

7






specjalistycznych



Nowe metody modyfikacji tworzyw polimerowych w procesie przetwórstwa

Technologie wytwarzania materiałów i konstrukcyjnych na bazie polimerów i dodatków do nich


Technologie wytwarzania substancji aktywnych środków ochrony roślin

Poszukiwanie innowacyjnych naturalnych i syntetycznych substancji aktywnych środków ochrony roślin i produktów biobójczych oraz technologie ich produkcji

Nowe formulacje środków ochrony roślin (kompozycje, metody wytwarzania, adiuwanty, safenery) oraz metody kontroli i zwalczania szkodników, ich zastosowania, skuteczność i wypływ na środowisko


PwC

14 lipca 2015

8






specjalistycznych



Nanomateriały i nanotechnologie

Katalizatory i reagenty chemiczne

Innowacyjne środki pomocnicze stosowane w produkcji i przetwórstwie przemysłu chemicznego

IV b. Zielona chemia

Technologie wytwarzania produktów z surowców pochodzenia naturalnego

Recykling materiałowy i chemiczny


PwC

14 lipca 2015

9






specjalistycznych




Pozyskiwanie, przetwarzanie i magazynowanie energii z wykorzystaniem nanotechnologii

Technologie materiałów kompozytowych

Technologie materiałów hybrydowych

Technologie przetwarzania odpadów ukierunkowane na wytwarzanie alternatywnych materiałów na potrzeby wytwarzania i magazynowania energii

Inteligentne chemiczne systemy magazynowania, wykorzystania i zarządzania energią elektryczną

Ogniwa paliwowe oraz materiały do ich konstrukcji


PwC

14 lipca 2015

10






specjalistycznych


V a. Optymalizacja prowadzonych procesów Optymalizacja infrastruktury towarzyszącej

Rozwój metod diagnostycznych nakierowanych na wzrost bezpieczeństwa i przedłużenie okresu użytkowania infrastruktury

Optymalizacja chemicznych procesów wytwórczych/ technologii


Zmniejszenie energochłonności procesów chemicznych

Zmniejszenie stopnia oddziaływania procesów chemicznych na środowisko naturalne

Zmniejszenie surowcochłonności procesów chemicznych




specjalistycznych



Opracowanie kompleksowej technologii intensyfikacji/zwiększenia efektowności procesu produkcji (wydobycia) ropy naftowej

PwC

14 lipca 2015

Zagregowane zagadnienia badawczeSekcja 2

11


PwC

14 lipca 2015

12


Sekcja 2 – Zagregowane zagadnienia badawcze

I a. Uzdatnianie surowca Dostosowanie surowców do nowych zastosowań

SOBiR Zagadnienie badawcze

Proponowany opis zagadnienia badawczego:

Tradycyjne surowce, takie jak ropa naftowa, węgiel kamienny, rudy metali, solanka, lub też inne substancje nieorganiczne, znane i stosowane od dawna nadal znajdują nowe zastosowania. Możliwe jest to poprzez odpowiedni rozwój tradycyjnych, ale przede wszystkim wprowadzenie nowych, zaawansowanych technologii. Nowoczesne technologie najczęściej wymagają stosowania surowców spełniających wysokie wymagania jakościowe i jednocześnie wykazują dużą wrażliwość na stabilność (powtarzalność właściwości) surowca wsadowego. Z drugiej strony nowoczesne technologię umożliwiają wykorzystanie dotychczas nieużytecznych surowców do ich przetworzenia i spełnienia wymogów procesów technologicznych. Jakość surowca oraz jego skład decyduje również o właściwościach wytwarzanych produktów końcowych. Odpowiednie przygotowanie surowca, który może też być substancją dotychczas traktowana jako odpadowa, poprzez dostosowanie jego właściwości do wymagań danego procesu technologicznego, umożliwia poprawę efektywności produkcji i stwarza możliwość wykorzystania surowca w nowych bardziej wydajnych procesach, bądź też wykorzystania substancji, dotychczas nieużytecznych, w rozwiązaniach komercyjnych i przemysłowych. Lepsza jakość surowców umożliwia również zastosowanie ich do otrzymywania nowych, wysokojakościowych materiałów, wykorzystywanych, m.in. w innowacyjnych zastosowaniach.




specjalistycznych


I a. Uzdatnianie surowcaTechnologie oczyszczania odpadowych/zanieczyszczonych surowców pozwalające na ich zastosowanie w syntezach organicznych i nieorganicznych



W syntezach chemicznych (organicznych i nieorganicznych) wymagana jest odpowiednia czystość surowców (duże stężenie głównych reagentów oraz minimalna zawartość/brak zanieczyszczeń utrudniających przebieg pożądanych reakcji). Stanowi to często barierę w pełnym wykorzystaniu niektórych surowców. Zmniejszająca się dostępność zasobów, duże wahania cenowe oraz rosnące wymagania w zakresie ochrony środowiska wymuszają poszukiwania nowych sposobów umożliwiających wykorzystanie zanieczyszczonych surowców, substancji odpadowych lub emitowanych gazów, uważanych dotychczas za nieprzydatne. Wymaga to wprowadzenia innowacyjnych technologii, pozwalających na pozyskiwanie lub odzysk surowców ze źródeł, których eksploatacja była dotychczas nieopłacalna lub niemożliwa. Zagadnienie to dotyczyć może również procesów umożliwiających przetworzenie wyżej wymienionych substancji do postaci pozwalających na ich wykorzystanie w procesie technologicznym. Uzyskiwane w ten sposób surowce mogą znacząco uzupełnić lub zastąpić pozyskiwane dotychczas w sposób tradycyjny.

PwC

14 lipca 2015

13



I a. Uzdatnianie surowcaZagospodarowanie produktów ubocznych i odpadów powstałych podczas standardowych procesów produkcyjnych



Praktycznie w każdym standardowym procesie produkcyjnym powstają produkty uboczne i odpady. Nie zawsze istnieje możliwość zawrócenia ich do procesu lub wykorzystania w miejscu powstawania. Substancje te mogą stanowić potencjalne źródło pozyskiwania surowców stosowanych w syntezie chemicznej lub do wytworzenia materiałów dla innych gałęzi przemysłu. Wymaga to zastosowania nowoczesnych technologii przetwarzania produktów ubocznych/odpadów, m.in. suszenia, oczyszczania lub zatężania, i przetworzenia tych substancji do postaci umożliwiającej wykorzystanie w procesie technologicznym. Zagospodarowanie produktów ubocznych i odpadów produkcyjnych poprawia efektywność ekonomiczną procesów oraz wpływa na znaczne zmniejszenie negatywnego oddziaływania na środowisko, m.in. poprzez ograniczenie ilości zdeponowanych odpadów jak również oszczędność surowców naturalnych.




specjalistycznych


PwC

14 lipca 2015

14






specjalistycznych



Pozyskanie i zastosowanie surowców odnawialnych



Pozyskiwanie alternatywnych surowców stanowi ważne ogniwo w technologiach produkcji substancji, materiałów, paliw i energii. Przez alternatywne surowce rozumie się surowce pochodzenia naturalnego w tym: biomasa rolna, biomasa energetyczna, biomasa pochodząca z przemysłu spożywczego, biomasa leśna, tłuszcze odpadowe i UCO, biomasa inna (np. wysłodki, siano, itp.), substancje odpadowe (śmieci, odpady komunalne, zużyte opony, odpady przemysłowe, tworzywa sztuczne, osady ściekowe, produkty uboczne procesów produkcyjnych, gazy emitowane z produkcji jak np. CO2 itp.) Pozyskanie alternatywnych surowców jest pierwszym i niezbędnym, krokiem do rozwoju nowych technologii produkcji substancji, materiałów, paliw i energii poprzez uniezależnienie ich od zasobów surowców kopalnych, wykorzystanie półproduktów syntezy chemicznej, substancji odpadowych lub emitowanych do środowiska .

Wykorzystanie surowców alternatywnych w procesach produkcyjnych powinno być jak najbardziej efektywne i ekologiczne, dlatego też istotnym elementem jest opracowanie i wdrożenie technologii oczyszczania i przygotowania surowca w zależności od jego pochodzenia, rodzaju zanieczyszczeń oraz wymaganego poziomu czystości.

Zastosowanie zamienników surowców używanych w procesach przetwórczych w zależności od rodzaju technologii prowadzi do zwiększenia dostępności operacyjnej oraz podniesienia efektywności technologicznej prowadzonych procesów.

PwC

14 lipca 2015

15




Otrzymywanie i zastosowanie surowców uzyskanych z recyclingu



Dotychczas emitowane substancje i materiały odpadowe takie jak nieorganiczne półprodukty, odpady produkcyjne, gazy odlotowe, popioły, odpady komunalne, śmieci, zużyte opony i tworzywa sztuczne oraz osady ściekowe, stanowią uciążliwy problem każdej produkcji chemicznej. Ich ewentualne przetworzenie, tj. suszenie, rozdrabnianie, zatężanie, wzbogacenie o czynnik aktywny oraz przetwarzanie w wyniku procesów fizykochemicznych, umożliwia dostosowanie do wymogów produkcyjnych. Wprowadzenie odzyskanej substancji jako surowca do produkcji, umożliwia zmniejszenie emisji tego odpadu, a co za tym idzie ograniczenie negatywnych efektów środowiskowych. Wykorzystanie odzyskiwanych substancji jako surowca umożliwia również ograniczenie konsumpcji surowca bazowego, co może mieć pozytywny wpływ na ekonomikę procesu lub efekty środowiskowe (w przypadku surowców odnawialnych). Odpad po przygotowaniu i przetworzeniu, traktowany jako surowiec, pozwala na wytworzenie materiałów mających praktyczne zastosowanie w budownictwie, górnictwie, rolnictwie, syntezie chemicznej lub szeroko rozumianym przemyśle oraz jako źródło energii.




specjalistycznych


PwC

14 lipca 2015

16






specjalistycznych






Poszukiwanie zamienników do dotychczas stosowanych surowców jest typową praktyką przemysłu chemicznego. Zazwyczaj potencjalny zamiennik powinien zaoferować możliwość uzyskania podobnego efektu co surowiec pierwotny przy niższych kosztach lub wymaganiach technicznych lub poprzez obniżenie ujemnego wpływu na środowisko w stosunku do surowca pierwotnego. Dodatkowo, technologie bazujące na odnawialnych zamiennikach stanowią alternatywę dla zmniejszającej się ilości i dostępnościzłóż surowców nieodnawialnych. Istotną modyfikacją w procesie jest możliwość wykorzystania surowca który zwiększy efektywnośćprocesu wytwórczego. Jedną z możliwości jest wykorzystanie w takich rozwiązaniach substancji odpadowych lub emitowanych do środowiska.

Zamiennik surowcowy po przetworzeniu lub też wzbogaceniu może pozwolić na osiągnięcie wyższych wydajności procesowych, umożliwić eliminację dotychczasowych etapów produkcji i zmniejszyć koszty produkcji, ograniczyć ujemny wpływ na środowisko w porównaniu z surowcami pierwotnymi. Jako przykład może stanowić proces nasycania gazowymi substancjami surowców lub półproduktów podawanych do produkcji, proces otrzymywania węglowodorów nienasyconych, proces produkcji biomasy z surowców naturalnych jak np. lignina, czy też procesy produkcji substancji, energii i paliw z surowców naturalnych.


PwC

14 lipca 2015

17




Modyfikacja wybranych technologii rafinacji ropy naftowej



Ropa naftowa stanowi podstawową bazę surowcową do produkcji paliw płynnych, olejów smarowych i asfaltów. Jednak skład i właściwości ropy różnią się zasadniczo w zależności od miejsca jej pochodzenia. Istnieje potrzeba opracowania technologii lub optymalizacji istniejących umożliwiających przetwarzanie na produkty użyteczne wszystkich dostępnych gatunków ropy naftowej utrzymując funkcjonalne parametry jakościowe produktów i podwyższając efektywność energetyczna przerobu. Jednocześnie od produktów wytwarzanych z ropy naftowej oczekuje się, żeby spełniały jak najkorzystniejsze walory eksploatacyjne w silnikach spalinowych tak pod względem efektywnościowym jak i ekologicznym. Istnieje również potrzeba doskonalenia technologii przetwarzania ropy naftowej, opracowania najkorzystniejszych technologii efektywnej utylizacji produktów ubocznych rafinacji oraz innowacji w obszarze właściwości eksploatacyjnych i użytkowych dla podstawowych grup produktów tzn. paliw płynnych, olejów smarowych i asfaltów. Szczególnie istotne są prace w zakresie udoskonalenia technologii destrukcyjnych związanych ze zmianą własności fizykochemicznych najwyżej wrzących frakcji z procesu destylacji ropy naftowej oraz wyodrębniania specyfików naftowych w celu zastosowania ich w innych gałęziach przemysłu.. Zmiany te powinny spowodować znaczne pogłębienie przerobu ropy naftowej oraz efektywne wykorzystanie frakcji odpadowych. Ponadto zmiany w procesach zachowawczych i destrukcyjnych przerobu ropy mogąograniczyć energochłonność tych procesów.




specjalistycznych


PwC

14 lipca 2015

18




Technologie wytwarzania produktów na bazie frakcji Cn



Ropa naftowa stanowi mieszaninę węglowodorów o zmiennej ilości atomów węgla w strukturze określanej ogólnie Cn. Istnieje potrzeba opracowania technologii, które pozwolą na wykorzystanie dowolnej frakcji ropy naftowej do wytworzenia lub wydzielenia mieszanin węglowodorów o określonym zakresie liczby atomów węgli w cząsteczkach, na które jest największe zapotrzebowanie lub istnieje możliwość przetworzenia na inne produkty wykorzystywane w syntezie chemicznej. Pozwoli to na zrównoważenie zapotrzebowania, reagowanie na potrzeby rynku i ograniczenie nierównomierności w systemie produkcji i dystrybucji produktów końcowych produkowanych na bazie ropy naftowej. Realizacja takiego celu daje szanse na generowanie nowych technologii na bazie procesów typu; alkilacja, dysproporcjonowanie, metateza, kraking, piroliza, destylacja, destylacja ekstrakcyjna, ekstrakcja rozpuszczalnikowa, krystalizacja, separacja na membranach itp. Nowe technologie stwarzają szanse na ograniczenie ilości odpadów w przetwórstwie ropy naftowej oraz produkcję niszowych produktów dla innych branż przemysłowych




specjalistycznych



Deemulgacja surowej ropy naftowej


Woda zawarta w ropie naftowej stwarza wiele problemów eksploatacyjnych, dlatego bardzo ważnym zagadnieniem jest jej usunięcie wraz z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi (solanki). Rozdział faz emulsji (deemulgowanie) w celu usunięcia jak największej ilości wody z rozpuszczonymi solami pozowali na zmniejszenie się zagrożenia korozyjnego ze strony surowca w stosunku do zbiorników, rurociągów, pomp i armatury. Tak więc, możliwie głębokie odwodnienie i odsolenie ropy naftowej ma istotne znaczenie techniczne i wpływa na wartość technologiczną surowca. Deemulgowanie solanki z emulsji w ropie naftowej prowadzi się z wykorzystaniem kilku czynników fizycznych oraz przy użyciu deemulgatorów. Odpowiednio dobrane, do danego gatunku ropy naftowej i warunków odwadniania, efektywne deemulgatory oraz sposób prowadzenia deemulgowania ropy naftowej pozwolą na ekonomiczniejsze i mniej energochłonne prowadzenie procesów przerobu ropy naftowej oraz jej magazynowanie.

PwC

14 lipca 2015

19




Technologie wytwarzania olejów hybrydowych






specjalistycznych


W celu dostosowania jakości środków smarnych i płynów eksploatacyjnych do współczesnych konstrukcji oraz z uwagi na rosnące wymagania norm

środowiskowych, zaostrzające się wymagania specyfikacji technicznych, tworzenia dedykowanych zastosowań zorientowanych na nowe lub

niestandardowe własności użytkowe, obserwowane są trendy w rozwoju środków smarnych i płynów eksploatacyjnych wykorzystujących w

formulacjach inne środki bazowe aniżeli bazy węglowodorowe pochodzące z ropy naftowej lub gazu ziemnego, głównie związki chemiczne

nieorganiczne i organiczne w tym pochodzące ze źródeł odnawialnych w tym z biomasy lub mieszaniny węglowodorów pochodzących z ropy

naftowej/gazu ziemnego i w/w związków chemicznych

Obszar obejmuje badania surowców odnawialnych w tym biomasowych, nieorganicznych i organicznych związków chemicznych, dodatków oraz

produktów finalnych opartych na tych bazach (środki smarne, płyny eksploatacyjne) a także mieszanin tych substancji z bazami

węglowodorowymi, na zgodność z wymaganiami norm klasyfikacyjnych, środowiskowych, producentów silników, maszyn i urządzeń wraz z

badaniami walidacyjnymi i eksploatacyjnymi, potwierdzającymi ich zastosowanie zgodnie z dedykowanym przeznaczeniem. Obejmuje także

technologie syntez chemicznych i innych procesów chemicznych i fizycznych, pozwalających na uzyskanie wymaganej jakości i czystości baz

surowcowych do dalszego przetwórstwa lub produktu finalnego spełniającego w/w wymagania jakościowe.

PwC

14 lipca 2015

20






specjalistycznych



SOBiR


Synteza, badania właściwości i opracowanie dodatków funkcyjnych do ropy naftowej i paliw płynnych

Na kierunek rozwoju paliw mają wpływ coraz surowsze normy środowiskowe i tendencja do zwiększania efektywności spalania. Wraz z

usprawnianiem silników spalinowych i rozwojem innych napędów, paliwa będą ulepszane przez opracowanie dodatków wielofunkcyjnych

poprawiających właściwości paliw oraz wprowadzanie biokomponentów i biopaliw. Główne obszary badań dodatków dotyczą poprawy właściwości

użytkowych paliw płynnych w tym, także poprawy właściwości w ciągu dystrybucyjno-logistycznym oraz w procesach magazynowania. Prace

badawcze obejmują obszary syntezy nowych dodatków oraz udoskonalaniu istniejących pakietów dodatków wielofunkcyjnych w celu zmniejszenia

emisyjności paliw, poprawy ekonomiki jazdy (poprawy wydajności spalania w silniku, oszczędność paliwa), poprawie osiągów (lepsze

przyspieszenie i dynamika jazdy), dbałości o silnik (poprawa żywotności, kultura pracy), co przekłada się na konsumpcje i zmniejszenie kosztów

eksploatacji silnika oraz oszczędności paliwa. Dodatkowym obszarem są badania właściwości paliw i ich kompatybilności z dodatkiem

biokomponentów, paliw alternatywnych jak np. bioetanol, biowęglowodory ciekłe m.in. uwodornione oleje roślinne (HVO), upłynnione gazy

(GTL) i węglowodory ciekłe z biomasy (BTL) oraz dodatków uszlachetniających. Kolejnym obszarem są badania dodatków do ropy naftowej i

wysokowrzących paliw płynnych wpływające na ich stabilność koloidalną. Poprawa tej stabilności wpływa na właściwości eksploatacyjne paliw oraz

zmniejsza problemy związane z magazynowaniem. Ponadto dodatki takie mogą wpływać na prowadzenie technologicznych procesów przerobu ropy

naftowej i wysokowrzących frakcji naftowych zmniejszając ich energochłonność oraz polepszając ekonomikę.


Badania nad udoskonaleniem istniejących oraz wdrożeniem nowych rodzajów biopaliw

Obszar badawczy dotyczy udoskonalania istniejący technologii produkcji biokomponentów i biopaliw I generacji jak również pozyskiwania nowej

generacji biopaliw i biokomponentów w technologiach termicznych, termochemicznych biologicznych i innych w oparciu o biomasę/odpady* jak i

półsurowce/ półprodukty pochodzące z biomasy i odpadów*. W tym obszarze badawczym mieszczą się również badania w zakresie biorafinerii jak

również technologii szerokorozumianej sekwestracji CO2.

PwC

14 lipca 2015

21




Nowe sposoby prowadzenia procesów jednostkowych w przemysłowej syntezie organicznej i nieorganicznej oraz metody wydzielania i oczyszczania substancji chemicznych



Bazowe produkty chemiczne w wytwarzane są w instalacjach przemysłowych pracujących w sposób ciągły bądź periodyczny lub też w układach mieszanych, gdzie część procesu prowadzona jest w sposób ciągły, a część w sposób periodyczny. Procesy produkcyjne złożone są z szeregu operacji jednostkowych, ściśle powiązanych ze sobą. Operacje jednostkowe, wchodzące w skład określonych procesów produkcyjnych, stanowią potencjalne źródło różnych w charakterze unowocześnień. Opracowanie nowych sposobów prowadzenia operacji jednostkowych, metodoczyszczania i uzdatniania powstających półproduktów, czy produktów finalnych, pozwoli lepiej wykorzystać stosowane surowce jak też, w konsekwencji ograniczyć oddziaływanie na środowisko określonego procesu wytwórczego.




specjalistycznych



Rozwój technologii otrzymywania produktów i półproduktów bazowych wykorzystywanych w innych procesach wytwórczych oraz dodatków stosowanych w produktach chemicznych


Proponowany opis zagadnienia badawczego:Przemysł chemiczny opiera się na szeregu łańcuchów przetwórstwa chemikaliów, które można określić jako „bazowe”. Bazowe produkty chemiczne, zarówno organiczne, jak i nieorganiczne, obecnie stosowane w syntezach chemicznych jako surowce, a także związane z ich przerobem procesy, osiągnęły już wysoki stopień dojrzałości i zbliżają się powoli do bariery dalszego postępu. Ich produkcja opiera się głównie na przetwórstwie gazu naturalnego oraz surowców petrochemicznych. Badania nad nowymi procesami technologicznymi pozwolą wykorzystać tego typu surowce do otrzymywania produktów o znacznie wyższej wartości dodanej i walorach handlowych. Proponowane zagadnienie badawcze dotyczy z jednej strony projektów z zakresu optymalizacji stosowanych obecnie procesów technologicznych, zwłaszcza w kierunku ograniczenia energochłonności, zużycia surowców i oddziaływania na środowisko, oraz zastosowania alternatywnych surowców, w tym pochodzenia odnawialnego, czy nowych schematów technologicznych wynikających przykładowo z zastosowania nowych generacji katalizatorów, lub sposobów prowadzenia operacji jednostkowych, ze strony drugiej.

PwC

14 lipca 2015

22



II d. Nawozy



Według prognoz FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) światowe zapotrzebowanie na żywność do roku 2050 wzrośnie o około 70% w stosunku do wartości obecnych. Będzie to wynikiem zarówno wzrostu ludzkiej populacji, jak i zmian preferencji konsumpcyjnych ludności. Przyrost ludności oraz postępująca urbanizacja pociąga za sobą drastyczny spadek wielkości gruntów ornych per capita, co powoduje konieczność prac nad istotną poprawą efektywności produkcji rolnej, aby sprostać obecnym i przyszłym wyzwaniom tej gałęzi światowej gospodarki. Nawet Europa, region o najwyższej na świecie efektywności produkcji rolnej, już obecnie charakteryzuje się deficytem produkcji rolnej w wysokości 65 mln ton.

Biorąc również pod uwagę negatywny wpływ środowiskowy procesów nawożenia zarówno w procesie wytwarzania nawozów, jak i ich aplikacji (takich jak ślad węglowy czy zanieczyszczenie wód i atmosfery) dla podniesienia efektywności gospodarki rolnej konieczne są modyfikacje zarówno własności samych nawozów jak i technik ich aplikacji, tak aby gwarantowały one wzrost efektywności wykorzystania zawartych w nawozach składników pokarmowych i były one ściśle dopasowane do potrzeb konkretnych upraw i warunków glebowych i klimatycznych.

Aby osiągnąć wyznaczone w ramach zagadnienia cele, prowadzone będą między innymi prace w zakresie ograniczenia strat składników pokarmowych w procesie nawożenia poprzez zastosowanie substancji hamujących ich przekształcenia w niepożądanych kierunkach (np.: procesy urolizy i nitryfikacji), techniki aplikacji umożliwiające maksymalizację ich wykorzystania przez rośliny oraz formuły nawozowe i otoczkowanie (w tym polimerami biodegradowalnymi i siarką) umożliwiające kontrolowane uwalnianie składników pokarmowych, dostosowane do potrzeb konkretnych upraw. Prowadzone prace będą również miały na celu poprawę, kluczowej dla rolnictwa , gospodarki wodnej oraz ograniczenie liczby niezbędnych dla uzyskania optymalnej efektywności zabiegów uprawowych.




specjalistycznych


Podniesienie efektywności wykorzystania składników pokarmowych z nawozów (otoczkowanie, inhibitory, kontrolowane uwalnianie składników pokarmowych w czasie, nowe technologie nawożenia)

PwC

14 lipca 2015

23






specjalistycznych



II d. Nawozy Badania nad dodatkami polepszającymi właściwości fizyczne nawozów

W ramach realizacji zagadnienia badawczego prowadzone będą prace nad wytworzeniem i doborem dodatków umożliwiających wytworzenienawozów o optymalnych własnościach fizycznych. Optymalne własności fizyczne nawozu można osiągnąć poprzez stosowanie składników mineralnych, niezbędnych w nawożeniu roślin i dalej ich przekształcanie do postaci dogodnej i bezpiecznej w transporcie, przechowywaniu oraz użytkowaniu. Optymalizację istotnych z punktu widzenia pełnego łańcucha logistycznego procesów nawożenia parametrów fizycznych, między innymi takich jak: odporność na ścieranie, wytrzymałość mechaniczna, rozkład granulometryczny i kształt granul lub potencjał przenoszenia detonacji (w przypadku nawozów saletrzanych) można osiągnąć poprzez stosowanie dodatków polepszających własności fizyczne nawozów takich jak: substancje stabilizujące strukturę krystalograficzną, antyzbrylacze, wypełniacze itp. Postać stosowanych nawozów powinna umożliwiać maksymalne wykorzystanie składników pokarmowych oraz minimalizować ich straty i rozpraszanie do środowiska.


PwC

14 lipca 2015

24






specjalistycznych



II d. Nawozy

Masowo stosowane nawozy wytwarzane są dużym nakładem energii. Energochłonność jest najważniejszym aspektem badawczym procesówwytwarzania nawozów. Stosowanie nawozów jednoskładnikowych lub nawozów o ograniczonej liczbie składników pokarmowych, wobec zapotrzebowania upraw na znacznie szersze spektrum makro- i mikro-składników pokarmowych w odpowiednich dawkach, powoduje konieczność prowadzenia dużej liczby zabiegów polowych dla ich dostarczenia roślinom w każdej fazie wzrostu, co, między innymi, dodatkowo zwiększa ślad węglowy procesów nawożenia.

Stosowane w produkcji nawozowej surowce nierzadko zawierają zanieczyszczenia niepożądane z punktu widzenia aplikacji nawozowych, których usuwanie wymaga, przy obecnym stanie techniki, wysokich nakładów energetycznych i finansowych.

Nowoczesne, innowacyjne technologie wytwarzania nawozów, które będą przedmiotem prac prowadzonych w ramach niniejszego zagadnienia, mają, przede wszystkim, za zadanie ograniczenie energochłonności produkcji nawozowej, dostosowanie formuł nawozowych do potrzeb konkretnych upraw oraz skuteczną eliminację niepożądanych zanieczyszczeń z produktów nawozowych lub znalezienie nowych form chemicznych składników odżywczych.

Niektóre surowce nawozowe (np. mikroskładniki) wprowadzane są obecnie w postaci substancji uznawanych za niebezpieczne dla zdrowia, życia człowieka czy środowiska i podejmowane są działania mające na celu ich wyeliminowanie ze stosowania (np. związki boru). Ponieważmikroskładniki takie są niezbędne z punktu widzenia odżywiania roślin, niezbędne jest także opracowanie nowych formuł chemicznych dla tych składników, pozbawionych lub o znacznie ograniczonym negatywnym oddziaływaniu.


Nowoczesne technologie produkcji nawozów z dodatkami innych składników pokarmowych (w tym z wykorzystaniem surowców odnawialnych oraz organicznych)

PwC

14 lipca 2015

25




Badania ukierunkowane na modyfikację właściwości wielkotonażowych tworzyw polimerowych w celu rozszerzenia zastosowań i przedłużenia łańcucha produkcyjnego






specjalistycznych


Istnieje duże zapotrzebowanie rynku na modyfikacje wielkotonażowych tworzyw polimerowych w kierunku poprawy ich parametrów użytkowych oraz podnoszących bezpieczeństwo ich stosowania. Poprzez odpowiednie modyfikacje mikro i makrostruktury polimeru oraz jego składu chemicznego przez wprowadzanie ko-monomeru znacznie polepsza się oddziaływanie polimerów z różnego rodzajami napełniaczami/wypełniaczami uzyskując bardzo dużą poprawę właściwości mechanicznych i dynamicznych matryc polimerowych. Wprowadzenie różnego rodzaju dodatków do podstawowych polimerów wielkotonażowych również znacznie poprawia właściwości przetwórcze oraz parametry aplikacyjne. Prace badawcze nad opracowaniem nowych bardziej wydajnych i bezpiecznych dodatków funkcyjnych do polimerów w równym stopniu jak modyfikacja wytwarzania polimerów pozwalają na zwiększenie obszaru ich zastosowań.

PwC

14 lipca 2015



Badania i rozwój polimerów i polimerowych tworzyw specjalistycznych



Polimery specjalistyczne pierwotnie projektowane dla przemysłu lotniczego, coraz częściej zostają wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym, elektronicznym, medycznym i chemicznym, w aplikacjach do tej pory zarezerwowanych dla metali. Głównym motorem rozwoju specjalistycznych polimerów jest przemysł samochodowy, w którym zastąpienie elementów metalowych tworzywami sztucznymi pozwoliłoby znacznie zredukować masę pojazdu, a w ślad za tym zużycie paliwa. W przemyśle elektronicznym postępująca miniaturyzacja urządzeń generuje popyt na nowe tworzywa o znacznie podwyższonych właściwościach mechanicznych i odporności termicznej. Rynek medyczny również generuje coraz większe zapotrzebowanie na materiały o wysokiej odporności chemicznej, termicznej oraz na ścieranie.

Generalnie istnieje coraz większe zapotrzebowanie na specjalistyczne tworzywa polimerowe, które w zależności od aplikacji muszą charakteryzować się dużą stabilność termiczną i wymiarową, wykazywać odporność chemiczną, posiadać właściwości niepalne a przedewszystkim posiadać doskonałe właściwości mechaniczne, często porównywalne z metalami. Tworzywa specjalistyczne powinny charakteryzować się również bioaktywnością wobec różnorodnych niepożądanych populacji drobnoustrojów zarówno występujących w środowisku naturalnym jak i w organizmach ludzkich. Najnowsze trendy wskazują na potrzebę funkcjonalizacji tworzyw i wyrobów polimerowych w oparciu o inżynierię bioniczną.




specjalistycznych


26


PwC

14 lipca 2015

27






Tradycyjne tworzywa sztuczne to materiały składające się z polimerów syntetycznych, które w większości nie występują w środowisku naturalnym, więc nie ulegają biodegradacji. Obserwowany w ostatnich latach rozwój nowych technologii wytwarzania polimerów biodegradowalnych celem poprawy konkurencyjności tego rodzaju tworzyw na rynku opiera się zarówno o surowce odnawialne jak i petrochemiczne.

Rozwój badań nad zależnościami pomiędzy strukturą i właściwościami polimerów a mechanizmami ich degradacji doprowadził do opracowania nowych materiałów polimerowych zachowujących właściwości i użyteczność tradycyjnych tworzyw sztucznych, ale w pełni rozkładalnych przez żywe organizmy. Zastępowanie tradycyjnych tworzyw polimerami biodegradowalnymi to odpowiedź na rosnące problemy związane z zanieczyszczeniem środowiska odpadami poużytkowymi, brakiem miejsca na ich składowanie oraz długim okresem ich rozkładu. Obecnieobserwuje się dynamiczny wzrost produkcji takich materiałów, przez co stają się one łatwiej osiągalne i poszerza się obszar ich zastosowań. Coraz większa dostępność oraz niższe ceny a także obiecujące właściwości polimerów biodegradowalnych (na ogół można je przetwarzać wykorzystując znane urządzenia i technologie, tj. termoforowanie, wytłaczanie, formowanie wtryskowe i rozdmuchowe) spowodowały, dynamiczny rozwój badań nad otrzymywaniem nowych materiałów ulegających biodegradacji, które w dalszej perspektywie staną się bazą do prac wdrożeniowych ukierunkowanych na uruchomienie w kraju produkcji biopolimerów, które będą miały zapewniony rynek odbiorców w postaci przetwórców biotworzyw do produkcji włókien, włóknin, folii, materiałów kompozytowych, powłok polimerowych, form 3D. Polimery biodegradowalne stanowią grupę materiałów polimerowych, które w ostatnich latach, ze względu na swoje specyficzne właściwości, wzbudzają dużezainteresowanie - zwłaszcza w medycynie, inżynierii tkankowej; rolnictwie, wyrobach jednorazowego użytku, opakowaniach, wyrobachhigienicznych i ich znaczenie rośnie na globalnym rynku tworzyw polimerowych. Oferta produktów na bazie polimerów biodegradowalnych wykazuje znaczną tendencję wzrostową zwłaszcza w aspekcie ochrony środowiska i racjonalizacji gospodarki odpadowej.




specjalistycznych


Technologie wytwarzania polimerów i tworzyw biodegradowalnych biorozkładalnych

PwC

14 lipca 2015



Zastosowanie metod radiacyjnych do wytwarzania i modyfikacji polimerów i materiałów polimerowych



Wdrażanie nowoczesnych metod radiacyjnych wpisuje się w zrównoważony i proekologiczny rozwój przemysłu chemicznego. Tego typurozwiązania wykazują w stosunku do tradycyjnych technik stosowanych dotychczas w przetwórstwie polimerów szereg zalet: nie wymagają aktywatorów/inicjatorów, co jest szczególnie istotne w odniesieniu do zastosowań polimerów do celów biomedycznych, ograniczają bądź całkowicie eliminuje odpady poprodukcyjne, są procesami łatwymi do kontroli i mogą być prowadzone z dużą wydajnością. Wysoka, jakość uzyskanych produktów pozwala na ograniczenie materiałochłonności, np. grubości sieciowanych radiacyjnie izolacji kablowych, co zmniejsza ich ciężar i jednocześnie poprawia funkcjonalność wyrobu. Metody radiacyjne mogą znaleźć zastosowanie w wielu gałęziach gospodarki: w przemyśle kablowym, oponiarskim, w procesach wytwarzania mikropianek zamknięto komórkowych, wyrobów termokurczliwych, rur do transportu cieczy i gazów, folii spożywczych i opakowaniowych. Techniki radiacyjne mogą być również wykorzystane w procesach sieciowania wyrobów medycznych do poprawy, jakości implantów (np. endoprotez), jak również szczepienia biokompatybilnych warstw zmniejszających dolegliwości związane z użyciem kateterów, cewników, introduktorów, endoskopów, itp.

Proces otrzymywania polimerów w procesie fotopolimeryzacji UV jest coraz bardziej popularną metodą wykorzystywaną w procesie tworzenia powłok polimerowych o specjalistycznych wymaganiach. Wymagania stawiane przez przemysł coraz bardziej koncentrują się na wykorzystaniu jak najwydajniejszych źródeł inicjowania. Pasma absorpcji komercyjnie stosowanych układów inicjujących nie pokrywają się w całości z pasmem emisji źródła światła, obniżając w ten sposób wydajność procesu polimeryzacji. Zastosowanie nowoczesnych hybrydowych monomerów oraz fotoinicjatorów wykazujących charakterystykę absorpcji kompatybilną z przemysłowymi źródłami światła UV w przemyśle, pozwala zwiększyć wydajność otrzymywania polimerów, obniżając przy tym koszty związane z ich produkcją.




specjalistycznych


28


PwC

14 lipca 2015

29






specjalistycznych



Nowe specjalistyczne dodatki do materiałów polimerowych



Specjalistyczne dodatki do materiałów polimerowych pełnią różnorodne funkcje znacznie polepszające właściwości aplikacyjne bazowych polimerów, najczęściej są wykorzystywane do obniżenia palności materiałów, podwyższenia ich odporności termicznej, zwiększenia właściwości mechanicznych czy poprawy właściwości reologicznych.

Głównym motorem rozwoju nowych dodatków specjalistycznych jest coraz bardziej restrykcyjna polityka związana z bezpieczeństwem ich stosowania oraz coraz większe wymagania aplikacyjne stawiane polimerom pod względem ich trwałości i własności mechanicznych.

W ostatnich latach zostało wycofanych wiele dodatków specjalistycznych, które wykazywały negatywne oddziaływania na środowisko,przykładem tego może być właśnie wprowadzany zakaz stosowania HBCD, jako substancji obniżającej palność w spienialnych tworzywach polistyrenowych, który z kolei wymusił rozwój nowych bezpieczniejszych substancji o tej samej aplikacji. To samo dotyczy niektórych substancji antyutleniających, które migrując z powłoki polimeru stwarzają zagrożenie dla środowiska. Wprowadzenie legislacji ograniczającej emisję wolnych związków organicznych zwiększyło popyt na nowe koalescenty, spełniające nowe wymagania odnośnie emisji.

Trwają również intensywne prace nad dodatkami poprawiającymi właściwości mechaniczne polimerów, przykładem jest tutaj prawie całkowite zastąpienia sadzy krzemionką w produkcji bieżnika opon. Zastosowanie krzemionki, jako napełniacza w mieszankach gumowych dedykowanych do bieżników opon pozwoliło na znaczne polepszenie właściwości dynamicznych opony, a co za tym idzie redukcję zużycia paliwa.

Specjalistyczne dodatki polimerowe podobnie jak modyfikacje struktury samych polimerów pozwalają na rozwój coraz to nowszych tworzyw polimerowych o coraz lepszych parametrach wytrzymałościowych, dynamicznych, termicznych czy izolacyjnych.

PwC

14 lipca 2015

30




Opracowanie nowych certyfikowanych materiałów odniesienia do kontroli jakości substratu i produktu



Certyfikowane materiały odniesienia (CRM) odgrywają w pomiarach chemicznych podobną rolę, jak wzorce fizyczne w fizyce i są narzędziem pozwalającym na ustanowienie metrologicznej spójności w analizie chemicznej. Ponadto stosowanie CRM jest warunkiem koniecznym uzyskania i utrzymania akredytacji przez przemysłowe laboratoria analityczne. Oznaczanie śladowych zawartości metali cennych, w tym REE, wmateriałach przemysłowych powinno się charakteryzować dużą dokładnością, bo to może przesądzić o decyzjach, co do wyboru czy teżzaniechania podjęcia określonych działań praktycznych. Dokładność sprawdza się najczęściej poprzez analizę certyfikowanych materiałów odniesienia (CRM). Należy podkreślić fakt, że generalną regułą jest, że CRM powinien być możliwie podobny do analizowanych rutynowo próbek tak pod względem charakteru matrycy jak i poziomu zawartości pierwiastków analizowanych. Przy dużej różnorodności materiałów, które potencjalnie są w sferze zainteresowań (fosfogipsy, odpady piaskowo-mułowe, odpady pogórnicze itd.), trzeba stwierdzić, że CRM-ów o podobnych matrycach atestowanych na zawartość wszystkich REE na rynku po prostu nie ma.




specjalistycznych



Technologie przetwarzania monomerów i półfabrykatów powstających w jego procesie wytwórczym do wysokomarżowych produktów specjalistycznych


Wysokomarżowe produkty specjalistyczne są to substancje zazwyczaj do szczególnie wymagających aplikacji. Istotne w tych przypadkach jest opracowanie rozwiązań materiałowych charakteryzujących się m.in. wysoką przyczepnością, wytrzymałością mechaniczną, oraz obniżonym skurczem. Ważne jest, aby opracowane technologię umożliwiły osiągnięcie zakładanych efektów przy wykorzystaniu niskich nakładów energetycznych oraz przy obniżonej temperaturze utwardzania.

Procesy otrzymywania wysoko przetworzonych produktów z zakresu chemii specjalistycznej obejmujące detergenty o wysokiej wydajności, ciecze hydrauliczne dla różnych gałęzi przemysłu, pakiety dodatków do tworzyw sztucznych, środki gaśnicze i dodatki zmniejszające palność oraz inne produkty specjalistyczne dla różnych zastosowań przemysłowych.

Przetwórstwo surowców węglowodorowych w wybranych procesach z łańcucha technologicznego, bezfosgenowej produkcji poliwęglanów, specjalistycznych poliamidów i innych tworzyw konstrukcyjnych oraz nowych gatunków specjalistycznych oraz żywic.

PwC

14 lipca 2015

31






specjalistycznych



Sensory i biosensory polimerowe



Zagadnienia dotyczące budowy, zastosowania biosensorów stanowią obecnie bardzo szybko rozwijającą się dziedzinę nauki. Główny impuls do rozwoju tej dziedziny pochodzi z branży opieki zdrowotnej, ale czujniki takie mogą znaleźć również zastosowanie w przemyśle spożywczym, czy opakowaniowym. Zastosowanie polimerowych opakowań aktywnych i inteligentnych w przemyśle spożywczym odniosło spory sukces w stanach Zjednoczonych, Japonii i Australii, głównie ze względu na istniejące tam prawne regulacje dotyczące tego typu opakowań. W Europie trwają nad tymi rozwiązaniami badania naukowe. Niemniej jednak zastosowanie systemów aktywnych ogarnia coraz większą ilość produktów. Można, więc oczekiwać w niedalekiej przyszłości nie tylko rewolucji, w jakości polimerowych opakowań, biomateriałów, wyrobów higieniczno-sanitarnych, sensorycznych wyrobów włókienniczy, ale także w zakresie spełnianych przez te wyroby funkcji. Poza ochroną produktu, opakowaniom powierzy się dodatkowe funkcje np. w zakresie poprawy systemu logistyki. Innowacyjne rozwiązania sensoryczne dla funkcjonalnych materiałów polimerowych będą doskonalone w oparciu o wykorzystanie procesów biomimetycznych dla opracowania reaktywnych systemów wykorzystujących naśladownictwo zachowańwystępujących w środowisku naturalnym, organizmach żywych i ekosystemach. Sensory polimerowe mogą być wykorzystywane do kontrolingu m.in., jakości produktów spożywczych w czasie ich przechowywania, odporności różnego rodzaju wyrobów na czynniki chemiczne i biologiczne, oceny wpływu warunków zewnętrznych, na jakość produktu czy też, jako znacznika producenta wyrobów markowych. Rynkiem dla sensorów polimerowych jest również odzież tekstroniczna zwłaszcza dla ochrony zdrowia i życia użytkownika.

PwC

14 lipca 2015

32






specjalistycznych



Technologie wytwarzania materiałów i konstrukcyjnych na bazie polimerów i dodatków do nich



Polimerowe materiały konstrukcyjne wykazują wiele cennych właściwości fizycznych, które umożliwiają ich wykorzystanie w warunkach długotrwałego użytkowania w zastosowaniach konstrukcyjnych, w szerokim zakresie temperatur, pod obciążeniem oraz w trudnych warunkach środowiska chemicznego i fizycznego. W porównaniu z metalami dla danego zastosowania polimerowe materiały mogą oferować dodatkowe korzyści takie jak przejrzystość, samosmarowanie, łatwość obróbki i możliwość zdobienia. Istotną zaletą jest zmniejszanie ciężaru wytwarzanych wyrobów –konstrukcyjne materiały polimerowe mają ok. 2-krotnie mniejszą gęstość niż ceramika i nawet 4-krotnie mniejszą niż metale. Pozwala to stosować zamienniki z polimerowych materiałów konstrukcyjnych np. w rozwiązaniach związanych z transportem (obniżony ciężar oznacza redukcję zużycia paliwa), budownictwem, czy medycyną (np. implanty kostne). Dodatkowo, właściwości polimerowych materiałów konstrukcyjnych mogą być łatwo modyfikowane poprzez zastosowanie środków wzmacniających, wypełniaczy i dodatków chemicznych. Na przykład, zastosowanie wielofunkcyjnych dodatków do modyfikacji polimerowych materiałów umożliwia poprawę kilku składowych rodzajów właściwości. Dodatki te mogą zapewniać uniepalnienie tworzywa konstrukcyjnego, a dodatkowo działać jako wypełniacz wzmacniający polimerowy materiał w określonych warunkach temperaturowych. Rozwiązania w zakresie polimerowych materiałów konstrukcyjnych o poprawionych właściwościach użytkowych, np. podwyższonej chemoodporności, wodoodporności i termoodporności są bardzo istotne dla wielu zastosowań komercyjnych m.in. w branży budowlanej, która stawia producentom chemicznym coraz większe wymagania.

PwC

14 lipca 2015

33




Nowe metody modyfikacji tworzyw polimerowych w procesie przetwórstwa



Podczas modyfikacji tworzywa polimerowego na przykład w procesie wtryskiwania lub wytłaczania możliwe jest otrzymywanie wyrobów o zmienionych właściwościach fizycznych, mechanicznych i użytkowych oraz o odmiennej strukturze fizycznej. Wyroby takie mogą charakteryzować się znacznie niższą gęstością, sztywnością oraz twardością. Wykazują one także mniejszy skurcz przetwórczy oraz dobre właściwości tłumiące. Powoduje to powstanie nowych kierunków zastosowań tworzyw polimerowych, w tych obszarach, gdzie dla odbiorcy lub użytkownika duże znaczenie ma ciężar, sztywność lub twardość wytwarzanych wyrobów, np. w budownictwie, motoryzacji oraz innych wyrobach przemysłowych i konsumenckich. Z drugiej strony, surowe wymagania dotyczące warunków bezpieczeństwa produkcji chemicznej zmuszają producentów do modyfikacji dotychczasowych tworzyw polimerowych i poszukiwania metod na bezpieczniejszą produkcję przy zachowaniu właściwości produktu na obecnym lub zbliżonym poziomie. Obecnie, rozwijane są procesy technologiczne, które umożliwiają zmianę dotychczas używanych toksycznych monomerów na rzecz bezpieczniejszych i mniej uciążliwych w produkcji.




specjalistycznych



Nowe formulacje środków ochrony roślin (kompozycje, metody wytwarzania, adiuwanty, safenery) oraz metody kontroli i zwalczania szkodników, ich zastosowania, skuteczność i wypływ na środowisko

SOBiR

Dla środków ochrony roślin stawiane są coraz ostrzejsze wymagania rejestracyjne. Środek ochrony roślin musi być bezpieczny zarówno dla człowieka jak i dla środowiska. Opracowane środki ochrony roślin muszą być kompatybilne z zasadami Integrowanej ochrony roślin, a sposób ich stosowania powinien ograniczać ryzyko powstawania odporności u organizmów szkodliwych. Środek ochrony roślin może być bezpieczniejszy w stosowaniu m.in. poprzez zredukowanie dawek lub ograniczenie ilości zabiegów, co można uzyskać np. dzięki użyciu nowoczesnych środków powierzchniowo czynnych (adiuwanty, dyspergatory, substancje ograniczające tzw. znos), zastosowaniu mechanizmu kontrolowanego uwalniania lub stosowaniu kilku substancji biologicznie czynnych jednocześnie w jednym zabiegu. Nowoczesnymi metodami monitoringu i zwalczania szkodników oraz agrofagów, wpisującymi się w zasady Integrowanej ochrony roślin, są metody oparte na zastosowaniu produktów feromonowych (dyspensery, pułapki feromonowe).

PwC

14 lipca 2015

34




Technologie wytwarzania substancji aktywnych środków ochrony roślin






specjalistycznych



Poszukiwanie innowacyjnych naturalnych i syntetycznych substancji aktywnych środków ochrony roślin i produktów biobójczych oraz technologie ich produkcji


Ze względów ekonomicznych coraz mniej substancji aktywnych środków ochrony roślin produkowanych jest w Europie. Związane jest to między innymi z kosztami i dostępnością surowców i półproduktów do ich syntezy oraz większymi kosztami środowiskowymi. Opracowane nowe technologie wytwarzania substancji aktywnych środków ochrony roślin mają pozwolić na zmniejszenie kosztów ich produkcji, przy jednoczesnej minimalizacji wpływu procesu produkcji na środowisko naturalne. Beneficjentami nowych rozwiązań będą zarówno producenci środków ochrony roślin, jak i odbiorca końcowy, któremu zaoferowany będzie nowoczesny produkt w niższej cenie. Posiadanie technologii i pakietu badań rejestracyjnych substancji biologicznie czynnej jest podstawą do rozwoju biznesu środków ochrony roślin.

Kluczowym zagadnieniem w branżach produktów biologicznie aktywnych, w tym środków ochrony roślin i produktów biobójczych, jest poszukiwanie nowych związków aktywnych biologicznie o wyższej aktywności i mniejszym wpływie na środowisko (człowiek, ekosystemy). Klasyczną i jak dotychczas najskuteczniejszą metodą jest synteza chemiczna (biosynteza) nowych substancji o potencjalnej aktywności biologicznej, połączona z badaniami przesiewowymi na wybranych bioindykatorach (skryning). Obecnie obserwowana jest a świecie tendencja do coraz szerszego stosowania do ochrony roślin substancji pochodzenia naturalnego (biopestycydy). Są to głownie wywary, olejki i ekstrakty roślinne. Substancje te są wyodrębniane z materiału roślinnego np. metodą ekstrakcji prowadzonej w stanie nadkrytycznym. Ważnym elementem są także biopestycydy oparte na fagach, grzybach i bakteriach, konkurencyjnych dla agrofagów, a nieszkodliwych dla roślin uprawnych. Opracowanie metod otrzymywania substancji, a następnie przeprowadzenie testów skryningowych ich aktywności biologicznej w zwalczaniu patogenów (grzybów, insektów, bakterii) pozwoli na opracowanie produktów wykorzystywanych zarówno w ochronie roślin, jak i w chemii gospodarczej, profesjonalnej i kosmetycznej.

PwC

14 lipca 2015



Nanomateriały i nanotechnologie






specjalistycznych


Bardzo małe rozmiary, duża powierzchnia właściwa, reaktywność i mobilność sprawiają, że nanomateriały posiadają specyficzne właściwości fizykochemiczne, często diametralne inne niż mają je te same materiały normalnych rozmiarów. Z tego względu nanotechnologia jest obecnie jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin techniki, a nanomateriały dzięki swoim zaletom znajdują coraz szersze zastosowanie w przemyśleCo raz częściej zapotrzebowanie rynkowe wymusza aby stosowane materiały ceramiczne, polimerowe czy elementy metalowe posiadały nową, dodatkową funkcjonalność względem stanu techniki. Pożądane są za zarówno właściwości antybakteryjne, jak i zwiększona barierowość czy chemoodporność. Odpowiedzią na zapotrzebowanie rynkowe mogą być materiały, których powierzchnia jest modyfikowana za pomocą nanoproszków, oraz materiały z wytwarzaną na ich powierzchni nanometeryczną warstwą metali, tlenków metali czy tlenków ceramicznych takich jak tlenek glinu, cynku czy cyrkonu. Choć w obszarze modyfikacji materiałów za pomocą nanoproszków, czy tworzenia materiałów, których powierzchnia jest modyfikowana nanometryczną warstwą innego materiału prowadzonych jest wiele prac, to wciąż brakuje praktycznych aplikacji możliwych do stosowania w skali przemysłowej. Szczególnie pożądane są technologie, które umożliwiałyby tworzenie trwałych i szczelnych (tj. nieprzepuszczalnych dla gazów) warstw modyfikujących materiały wrażliwe na działanie wysokich temperatur takich jak polimery, naturalne włókna itp. Wykorzystywane są także w setkach urządzeń i produktów konsumpcyjnych, od pasty do zębów po baterie, farby i odzież. Wprowadzenie niewielkiej ilości nanomateriałów powoduje często istotne zmiany we właściwościach produktów. Dzięki nim możliwe są znaczne postępy w takich dziedzinach, jak: medycyna, ochrona środowiska, elektronika, budownictwo, tribologia, energetyka, przemysł tekstylny, obronny i kosmiczny. Rozwój tych nowatorskich substancji stanowi istotny czynnik budowania konkurencyjności EuropyIstnieje szereg prac badawczych, stanowiących potencjalnych kandydatów odpowiadających na zapotrzebowanie rynkowe. Konieczne jest przeprowadzenie prac badawczych i rozwojowych mających na celu dopracowanie i optymalizację najbardziej obiecujących technologii i przeskalowanie ich do wymogów aplikacji przemysłowych.

35


PwC

14 lipca 2015





specjalistycznych


36



Katalizatory i reagenty chemiczne

Zagadnienie badawcze


SOBiR

Znaczenie katalizy i katalizatorów we współczesnym świecie jest ogromne. Obecnie ponad 90% związków chemicznych wytwarzanych przemysłowo powstaje przy użyciu katalizatorów. Szczególnym segmentem jest rynek katalizatorów metaloorganicznych stosowanych w sektorze farmaceutycznym i chemicznym. Opracowanie nowych katalizatorów i reagentów chemicznych pozwoli na zwiększenie efektywności a co za tym idzie ekonomiczności procesów chemicznych. Katalizatory nowej generacji i reagenty chemicznych znajdują zastosowanie w syntezie leków, związków zapachowych, dodatków do kosmetyków, składników agrochemicznych, takich jak pestycydy i feromony oraz polimerów i zaawansowanych materiałów. Grupą katalizatorów o ogromnym potencjale są nanokatalizatory. Duży stosunek powierzchni do masy, charakterystyczny dla nanokatalizatorów, jest szczególnie istotny w przypadku katalizy heterogenicznej. Nanokatalizatory wykorzystywane są już powszechnie przy oczyszczaniu wody, w ogniwach paliwowych, medycynie i wielu innych sektorach gospodarki. Nie ulega wątpliwości, że ich dalszy rozwój przyczyni się do powstawania innowacyjnych materiałów i technologii. Znaczną poprawę efektywności procesów katalitycznych można uzyskać poprzez zastosowanie tak zwanych pakietów blokujących/ochronnych mających na celu oczyszczanie strumieni substratów z substancji szkodliwych dla katalizatora. Zważywszy na z reguły wysoką cenę katalizatorów najnowszej generacji rozwój i wprowadzanie tego typu pakietów ochronnych może w wielu przypadkach decydować o ekonomicznej opłacalności procesów katalitycznych.


Innowacyjne środki pomocnicze stosowane w produkcji i przetwórstwie przemysłu chemicznego



Nowe kompozycje środków pomocniczych (chemikaliów) powinny służyć ochronie instalacji przemysłu chemicznego, poprawić jakość produktów, selektywność reakcji chemicznych oraz wypierać mniej efektywne, tradycyjne środki. Badania powinny wykazać możliwość zastosowania zamienników, a tym samym prowadzić do rozwoju obecnych technologii oraz poprawy ekonomiki stosowanych procesów wytwórczych lekkiego i ciężkiego przemysłu chemicznego.

PwC

14 lipca 2015

37






specjalistycznych


IV b. Zielona chemia Technologie wytwarzania produktów z surowców pochodzenia naturalnego



Istotnym elementem koncepcji „Zielonej Chemii” jest rozwój procesów technologicznych ukierunkowanych na bioprodukty wytwarzane na bazie surowców pochodzenia naturalnego. Przetwórstwo bioodnawialnej bazy surowcowej (tzw. biomasy) według wielu prognoz może być docelowo głównym kierunkiem warunkującym zrównoważony rozwój cywilizacyjny. Jest ono wymuszone z jednej strony przez zmniejszającą siędostępnością do tanich zasobów podstawowych surowców do wytwarzania chemikaliów i paliw, a z drugiej strony nadprodukcją rolnictwa europejskiego. Do tego dochodzą rosnące na znaczeniu zabiegi o zmniejszanie emisji CO2 do atmosfery.

Wielkotonażowe procesy technologiczne bazujące na biomasie, mogą być konkurencyjne w stosunku do tradycyjnej bazy surowcowej do wytwarzania np.: kwasu mlekowego, kwasu octowego, bioetanolu, FAME, gliceryny i innych.

Specjalną grupą produktów, która będzie wytwarzana w skali wielkotonażowej są biopolimery o specjalnych właściwościach, przede wszystkim biodegradowalne. Mimo jeszcze wysokiej ich ceny, zapotrzebowanie na nie wykazuje tendencję wzrostową. Najważniejsze kierunki wykorzystania surowców pochodzenia naturalnego to:

• Bioprodukty obejmujące chemikalia organiczne do dalszego przetwórstwa;

• Wielkotonażowe biopolimery o specjalnych właściwościach, w tym biodegradowalne;

• Procesy techniczne, chemiczne i biochemiczne przekształcania surowców odnawialnych w paliwa, w tym biosekwestracja CO2;

• Otrzymywanie substancji bioaktywnych dla przemysłu farmaceutycznego, kosmetycznego i spożywczego, a także wytwarzanie substancji biobójczych, w tym zastępujących antybiotyki;

• Wykorzystanie biopolimerów do zastosowań w przemyśle medycznym;

• Detergenty oparte na biosurowcach.

SOBiR

PwC

14 lipca 2015

38






specjalistycznych


IV b. Zielona chemia Recykling materiałowy i chemiczny



Ze względu na kurczące się zasoby surowców naturalnych na Ziemi istotnym jest, aby zmaksymalizować stopień wykorzystania już pozyskanych surowców. Najprostszym sposobem jest odzysk energetyczny, jednak prowadzi on do trwałego zniszczenia materiału i zanieczyszczenia atmosfery. Dlatego należy pracować nad otrzymaniem technologii pozwalającej wielokrotnie wykorzystywać ten sam materiał. Jednym z obszarów, w którym recykling materiałowy rozwinął się najbardziej, są tworzywa sztuczne oparte na substratach ropopochodnych. W związku z tym, ze każde kolejne przetworzenie pogarsza jakość materiału, należy opracować technologie przetwórcze lub dodatki do recyklowanychmateriałów, które skutecznie zniwelują negatywne skutki prowadzonych procesów.

SOBiR

PwC

14 lipca 2015

39






specjalistycznych



Technologie materiałów hybrydowych



Materiały hybrydowe są odpowiedzią na bardziej wymagające potrzeby rynku. Otrzymuje się je łącząc co najmniej dwa rodzaje lub wiele materiałów na poziomie oddziaływań cząsteczkowych co pozwala uzyskać produkty charakteryzujące się zupełnie nowymi właściwościami lub grupą właściwości. Istnieje także możliwość łączenia materiałów hybrydowych z kompozytowymi celem poprawy właściwości tych drugich lub poszerzenie wachlarza zastosowań. Ciekawą grupą materiałów hybrydowych stanowią pianki, które oprócz wytrzymałości, „lekkości”, czy odporności na ogień wykazują właściwości termoizolacyjne. Popularne stają się hybrydy struktur spienionych metali i polimerów, ale również hybrydy polimerowo-ceramiczne. Inne zastosowania to izolacje elektromagnetyczne oraz systemy chroniące przed promieniowaniem jądrowym, rentgenowskim, czy kosmicznym. Materiały hybrydowe mogą, między innym, być używane w produkcji ogniw paliwowych z membranami hybrydowymi o pożądanych właściwościach, w produkcji kompozytowych materiałów elektrolitowych (np. superkondensatory, baterie litowe) czy jako materiały półprzewodnikowe do przetwarzania energii słonecznej czy też do konstruowania prototypowych urządzeń działających w nanoskali. Zastosowanie materiałów hybrydowych może przyczynić się do poprawy funkcjonalności konstrukcji budowlanych.

Badania materiałów hybrydowych koncentrować się mogą na otrzymaniu stosunkowo tanich materiałów, które mogą znaleźć zastosowania w wielu dziedzinach przemysłu w tym budownictwie, transporcie, energetyce. Celem badań może być opracowanie technologii otrzymywania materiałów hybrydowych pod konkretne zastosowania obejmujące m.in. receptury, dobór urządzeń czy też parametry procesów przetwarzania

PwC

14 lipca 2015

40




Technologie materiałów kompozytowych



Tworzywom sztucznym w swoich podstawowych formach coraz trudniej spełnić rosnące wymagania zaawansowanych aplikacji. Materiały kompozytowe wyróżnia struktura multifazowa otrzymywana najczęściej w wyniku mieszania ze sobą co najmniej dwóch składników, głównie polimeru i wypełniacza co skutkuje poprawą właściwości np. mechanicznych lub innych właściwości użytkowych tego pierwszego w zależności od wymaganych parametrów (jak np. podwyższona odporność na naprężenia zginające, podwyższona stabilność termiczna, niepalność itp.). Kompozyty otwierają nowe kierunki zastosowań, szczególnie kiedy najważniejsze są niska gęstość, podwyższona wytrzymałość, wielofunkcyjność czy odporność na czynniki zewnętrzne. Szczególnie w przemyśle transportowym rola kompozytów znacząco rośnie i wypierają one metale czy ceramikę z coraz większej liczby aplikacji..

Badania nad materiałami kompozytowymi mogą uwzględniać obecny trend rozwoju technologii kompozytowych, który ukierunkowany naredukcję kosztów oraz czasu przetwarzania rozwiązań materiałowych. Celem badań może być opracowanie technologii otrzymywania kompozycji pod konkretne zastosowania obejmujące m.in. receptury, dobór urządzeń czy też parametry procesów przetwarzania. Efektem tych działań może być opracowywanie nowych, łatwiejszych i szybszych w użyciu rozwiązań charakteryzujących się np. skróconym czasem przetwarzania i utwardzania lub możliwością przechowywania w warunkach pokojowych.




specjalistycznych


PwC

14 lipca 2015

41




Ogniwa paliwowe oraz materiały do ich konstrukcji



Rozwiązania oparte na technologii ogniw paliwowych są odpowiedzią na zapotrzebowanie na wysokosprawne, niskoemisyjne układy zarówno do zastosowań stacjonarnych jak i mobilnych. Ogniwa paliwowe są skalowalne i stwarzają tym samym możliwość budowania układów, w tym m.in. kogeneracyjnych i poligeneracyjnych (sprzężona generacja energii elektrycznej i ciepła, chłodu, związków chemicznych lub paliw syntetycznych w szerokim zakresie mocy). Technologia ogniw paliwowych jest intensywnie rozwijana na całym świecie. Kierunki badań powinny obejmować udoskonalanie technologii ogniw paliwowych w celu wydłużenia czasu eksploatacji, poprawy parametrów pracy, w szczególności mocy przypadającej na jednostkę objętości/masy ogniwa, oraz obniżenia kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych w tym m.in. poprzez zastosowanie alternatywnych układów katalitycznych.




specjalistycznych



Pozyskiwanie, przetwarzanie i magazynowanie energii z wykorzystaniem nanotechnologii



Współczesne metody pozyskiwania, przetwarzania i magazynowania energii opierają się o znane surowce, materiały i konstrukcje a dalszy ich rozwój uzależniony jest głównie od opracowania nowych/alternatywnych materiałów oraz metod ich produkcji. Wykorzystanie nanotechnologii pozwoli na poprawę parametrów użytkowych poszczególnych, a także na opracowanie nowych, innowacyjnych rozwiązań. Obserwowany wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną oraz coraz większe znaczenie energetyki rozproszonej świadczą o tym, że dalszy rozwój metod pozyskiwania, przetwarzania i magazynowania energii jest niezbędny. Kierunki badań powinny obejmować m.in.:- opracowanie technologii wytwarzania poszczególnych komponentów składowych ogniw i/lub nowych materiałów (materiałów anodowych, katodowych i/lub elektrolitów) charakteryzujących się polepszonymi właściwościami elektrochemicznymi i eksploatacyjnymi (m.in. pojemnością właściwą, stabilnością, żywotnością) oraz zmniejszonymi kosztami produkcji, - skalowanie opracowanych w warunkach laboratoryjnych technologii do poziomu produkcyjnej linii półtechnicznej umożliwiającej wytwarzanie oraz montaż ogniw nowego typu,

SOBiR

PwC

14 lipca 2015

42




Technologie przetwarzania odpadów ukierunkowane na wytwarzanie alternatywnych materiałów na potrzeby wytwarzania i magazynowania energii


W Polsce wytwarzane jest ok. 120 mln ton odpadów rocznie. Odpady, w tym komunalne i przemysłowe, można częściowo utylizować poprzez proste spalanie w kotle lub bardziej zaawansowane i innowacyjne technologie. Badania powinny obejmować opracowanie nowych lubulepszonych technologii energetycznego zagospodarowania odpadów, w tym m.in. technologii „Waste to Fuel” np. zgazowanie w łuku plazmowym lub w atmosferze wzbogaconej tlenem oraz metod recyklingu prowadzących do wytwarzania materiałów mających zastosowanie do produkcji nowych magazynów energii. Technologie takie umożliwiają uzyskanie dodatkowych produktów w postaci gazu syntezowego i dalej paliw alternatywnych np. metanol czy eter dimetylowy (DME). Wdrożenie tego typu technologii w skali pilotażowej w Polsce umożliwi prowadzenie prac badawczych nad energetycznym zagospodarowaniem odpadów, w tym m.in. poprawy efektywności procesów oraz badania produktów zgazowania w kierunku paliw alternatywnych. Ponowne wykorzystanie surowców do produkcji nowych magazynów energii wpłynie pozytywnie na środowisko.




specjalistycznych



Inteligentne chemiczne systemy magazynowania, wykorzystania i zarządzania energią elektryczną


Obserwowany rozwój energetyki rozproszonej, w tym odnawialnych źródeł energii generuje potrzebę wypracowania rozwiązań zwiększających efektywność magazynowania i wykorzystania wytworzonej energii, pewność zasilania i bezpieczeństwo pracy sieci elektroenergetycznych. Są to m.in. problematyka prowadzenia ruchu sieci z wykorzystaniem systemów magazynowania energii, ochrona poszczególnych elementów i całej sieci przed awariami, zagadnienia efektywności energetycznej i redukcji strat, właściwa integracja źródeł rozproszonych w sieci i zarządzanie nimi, jak również inne zadania związane z zarządzaniem popytem oraz regulacją parametrów jakościowych energii elektrycznej. Magazynowanie energii elektrycznej, zwłaszcza w dużej skali, nie jest problemem rozwiązanym we współczesnej energetyce. Jednym z obiecujących rozwiązań jest magazynowanie energii elektrycznej w postaci energii chemicznej przy użyciu odwracalnych ogniw elektrochemicznych różnego typu. Układy takie mogą być kompaktowe i skalowalne (modułowe), szybko reagujące, tzn. zdolne do natychmiastowego przełączania z magazynowania w oddawanie elektryczności i na odwrót, a także bezpieczne. Cechy te dobrze pasują do współczesnej energetyki przyjmującej coraz to bardziej rozproszony, inteligentnie zarządzany charakter.

PwC

14 lipca 2015








specjalistycznych


43


Technologie optymalizacyjne aparatów i urządzeń w przemyśle chemicznym w zakresie zastosowania najnowszych rozwiązań technologicznych

Nowe rozwiązania technologiczne w zakresie urządzeń zamontowanych wewnątrz aparatów wymiany ciepła oraz masy wypierają dotychczas stosowane rozwiązania w przemyśle chemicznym. W tym celu niezbędne jest przeprowadzenie bieżącej analizy możliwości zastosowania nowoczesnych rozwiązań oraz wykonanie obliczeń symulacyjnych, pozwalających określić potencjał optymalizacyjny w zakresie energetyki (oszczędności mediów energetycznych) lub pod kątem poprawy procesu rozdziału w procesach fizyko-chemicznych (poprawa uzysków produktów). Obliczenia symulacyjne pozwolą na wskazanie miejsc, w których przeprowadzenie zmian ma największy potencjał, dzięki czemu będzie możliwe ustalenie właściwej hierarchii procesów inwestycyjnych w tym zakresie. Następnie dla miejsc, w których przeprowadzenie zmian będzie uzasadnione ekonomicznie, zostaną przeprowadzone obliczenia projektowe i wymiana urządzeń wewnętrznych aparatów na urządzenia o wyższej sprawności.

W trakcie procesu optymalizacyjnego technologii chemicznej dochodzi bardzo często do powstania radykalnych innowacji technologicznych. Optymalizacja wiązać się może także z opracowaniem technologii umożliwiającej stosowanie w produkcji substancji dotychczas niewykorzystywanych takich jak np. odpady poprodukcyjne tj. np. wapno posodowe, odpady z instalacji odsiarczania spalin, lub gazy emitowane do atmosfery, ale także badania procesów ubocznych technologii np. zjawiska powstawania siarki elementarnej w procesie odwadniania gazów procesowych

Częstym problemem są zanieczyszczenia strumieni surowcowych ograniczających ich pełne wykorzystanie lub pogarszających jakość produktów finalnych, a nawet wpływających negatywnie na koszty procesów. Do optymalizacji procesów produkcyjnych należą także procesy oczyszczania strumieni substratów, produktów i odpadów z uwzględnieniem zagospodarowania powstałych produktów ubocznych. W innych przypadkachoptymalizacja odpadów poprodukcyjnych skutkuje zmianą ich własności fizykochemicznych, umożliwiających ich wykorzystanie komercyjne lub ogranicza negatywne efekty oddziaływania na środowisko.

Do zagadnienia badawczego należy zaliczyć także prace w zakresie innowacyjnych rozwiązań technicznych i aparatowych np. rozwiązania technologiczne w zakresie zmiany konstrukcji chłodnic do chłodzenia gazu, urządzeń zamontowanych wewnątrz aparatów służących wymianie ciepła oraz masy, projektowane przy zastosowaniu obliczeń symulacyjnych umożliwiających efektywną realizację procesów jednostkowych w ramach technologii wytwórczych, zmiany lub wprowadzenie katalizatorów poprawiających wydajność i selektywność procesów wytwórczych itd.

PwC

14 lipca 2015



Rozwój metod diagnostycznych nakierunkowanych na wzrost bezpieczeństwa i przedłużenie okresu użytkowania infrastruktury






specjalistycznych


44


Każdy zakład przemysłowy, a nawet każda instalacja przemysłowa posiada swoje cechy charakterystyczne, a także swój własny rozkładprawdopodobieństwa wystąpienia zaatakowania korozyjnego oraz częstotliwości powstawania różnego typu uszkodzeń, czy awarii w zależności odwarunków, w jakich pracuje oraz od specyfiki mediów, z którymi ma do czynienia. Skuteczność stosowanych metod ochrony antykorozyjnej zależyw znacznym stopniu od właściwej diagnozy dotyczącej rodzaju korozji zachodzącej w danym układzie. Badania korozyjne (pomiary szybkościkorozji, osadotwórczości, pomiary nawodorowania stali, badania mikroskopowe, pomiary grubości, inne ) pozwolą na identyfikację i ocenęzagrożenia korozyjnego.

Identyfikacja przyczyn oraz rodzaju korozji pozwoli na odpowiedni dobór materiałów konstrukcyjnych lub optymalizację ochrony antykorozyjnejpoprzez właściwy dobór środków chemicznych. Informacje na temat stanu technicznego materiału instalacji otrzymane przy ocenie zagrożeniakorozyjnego dają możliwość oceny realnego czasu pracy danej instalacji oraz odpowiedniej regulacji okresów międzyremontowych co jestniesłychane istotne z punktu widzenia ekonomicznego oraz co w konsekwencji przełoży się na poprawę bezpieczeństwa procesowego.

Działania te w konsekwencji przełożą się na poprawę bezpieczeństwa procesowego oraz wydłużą czas eksploatacji aparatów i urządzeńpracujących w analizowanych układach.

PwC

14 lipca 2015



Optymalizacja infrastruktury towarzyszącej






specjalistycznych



Optymalizacja infrastruktury towarzyszącej jest niezależnym elementem optymalizacji procesów technologicznych. Ściśle związana jest z modyfikacjami i rozbudową instalacji pomocniczych oraz optymalizacją i tworzeniem nowych rozwiązań inżynieryjnych. Zadaniem tychostatnich powinno być usprawnienie całego procesu poprzez np. wzbogacanie surowców produkcyjnych i/lub produktów pośrednich wykorzystywanych w produkcji, co w rezultacie umożliwić może poprawę jego wydajności.

Przykładowymi działaniami w zakresie optymalizacji rozwiązań inżynieryjnych może być modyfikacja systemów dla występujących wprocesach poszczególnych operacji jednostkowych, np.: opracowywanie nowych systemów mieszających i precyzyjne dostosowywanie ich do konkretnych procesów produkcyjnych, wykorzystanie substancji odpadowych lub emitowanych do środowiska w procesach technologicznych, lub też udoskonalenie produktu finalnego poprzez osiągnięcie wyższych parametrów jakościowych.. Wynikiem działań zawsze jest opracowanie rozwiązań skuteczniejszych, energooszczędnych, co przekłada się konkretnie na ekonomikę w całym procesie produkcji.

Infrastruktura towarzysząca w produkcji chemicznej to systemy dostarczania, magazynowania surowców, pakowania, magazynowania i wysyłki produktów, systemy wytwarzania i transportu czynników energetycznych i innych np. układów wytwarzania próżni w przemyślechemicznym.

Ważnym elementem jest optymalizacji infrastruktury towarzyszącej jest opracowywanie zaawansowanych systemów sterowania (opartych o modele matematyczne i najnowsze BIG DATA), mające na celu obniżenie materiałochłonności i energochłonności procesów (np. APC) oraz innowacyjne urządzenia i techniki pomiarowe dla pomiaru kluczowych parametrów procesów chemicznych (np. postępu syntezy, określenia wilgotności produktów i in.).

Do optymalizacji infrastruktury towarzyszącej należy np. analiza układów opalania pieców technologicznych (palników , mediów opałowych, układów podgrzewu powietrza, wymiany ciepła w częściach konwekcyjnych i radiacyjnych), realizowana poprzez wyliczenia w zakresieodzysku ciepła od spalin, pomiary emisji, zmiana mediów opałowych, ewentualnie palników technologicznych i próby technologiczne na różnych mediach opałowych. Jest ona konieczna ze względu na, dotrzymanie regulacji prawnych np.: BAT/BREF


45

PwC

14 lipca 2015



Opracowanie kompleksowej technologii intensyfikacji/zwiększenia efektowności procesu produkcji (wydobycia) ropy naftowej






specjalistycznych



Ze względu na liczne czynniki, w tym przede wszystkim zmniejszające się w światowe zasoby ropy naftowej, ograniczone krajowe zasoby, wysokie koszty wydobycia ropy oraz wpływ eksploatacji złóż roponośnych na środowisko, optymalizacja procesu produkcji (wydobycia) ropy naftowej jest zagadnieniem istotnym i pożądanym

Celem zagadnienia badawczego jest opracowanie technologii zatłaczania wody wzbogaconej specjalistycznymi dodatkami chemicznymi do złoża ropy naftowej.

Dzięki zastosowaniu opracowanej technologii współczynnika sczerpalności ropy naftowej za złoża wzrośnie z ok 25-35% do 45-55%.


46

PwC

14 lipca 2015



Zmniejszenie energochłonności procesów chemicznych


Proponowany opis zagadnienia badawczego:Przemysł chemiczny należy do najbardziej energochłonnych gałęzi gospodarki, jednostkowe zapotrzebowanie na energię jest więc jednym z podstawowych czynników, wpływających na koszty wytwarzania. Obniżenie zużycia energii ma bezpośredni wpływ na konkurencyjność wyrobu, przedsiębiorstwa, branży i kraju.

Dążenie do zmniejszenia zużycia energii jest procesem ciągłym i może być prowadzone w wielu obszarach, w tym w szczególności poprzez rozwój i optymalizację obecnie stosowanych procesów lub szukanie procesów alternatywnych, np. takich, które będą przebiegały w niższych temperaturach, z zastosowaniem bardziej selektywnych katalizatorów zwiększających szybkość reakcji i wydajność procesu.

Nowe rozwiązania mogą obejmować między innymi maksymalne wykorzystanie ciepła, dotychczas bezpowrotnie traconego, co pozwoli z jednej strony na ograniczenie zużycia paliw (gaz ziemny, oleje opałowe, węgiel), wykorzystywanych w procesie podgrzewania a z drugiej strony przyczyni się to do ochrony środowiska naturalnego, poprzez zmniejszenie emisji.

Badania powinny doprowadzić ponadto do opracowania rozwiązań technicznych, pozwalających na eksploatację urządzeń energetycznych w punktach ich optymalnej pracy na każdym etapie pracy instalacji produkcyjnej.




specjalistycznych



47

PwC

14 lipca 2015





specjalistycznych


48


Zmniejszenie surowcochłonności procesów chemicznych



Bazą działalności przemysłu chemicznego jest różnorodna baza surowcowa, dlatego tez jednym z wyznaczników zrównoważonego rozwoju jest poszanowanie surowców naturalnych i racjonalne nimi gospodarowanie. Pozwoli to na efektywne wykorzystanie surowców, jako czynnika decydującego o opłacalności produkcji.

Osiągnięcie tego celu wymaga podejmowania badań ukierunkowanych na zmniejszanie zapotrzebowania na surowce oraz poszukiwanie technologii wytwórczych, zużywających mniejszą ilość surowców lub umożliwiających wykorzystanie odpadów do produkcji pełnowartościowych wyrobów. W obu przypadkach przyczyni się to do ograniczenia zużycia surowców naturalnych, a dodatkowo wyjdzie naprzeciw celom nowej strategii odpadowej.

Zagadnienia badawcze, realizowane w tym obszarze, dotyczyć mogą poprawy stopnia wykorzystania surowców stosowanych dotychczas lub poszukiwania nowych surowców, jako zamienników tych stosowanych obecnie oraz zagospodarowania strumieni, emitowanych dotychczas do środowiska (nieużytecznych w obecnej formie). Odpowiednie dostosowanie infrastruktury produkcyjnej oraz przetworzenie i magazynowanie wspomnianych substancji pozwala na ich ponowne wykorzystanie w procesie technologicznym. W ten sposób, poza dodatkowym pozytywnym efektem ekonomicznym, zostaje też ograniczony negatywny wpływ emitowanych substancji na środowisko.

Zasadne jest również podejmowanie badań w celu wydłużenia czasu życia finalnego produktu (wydłużenie czasu eksploatacji).

SOBiR


PwC

14 lipca 2015

49




Zmniejszenie stopnia oddziaływania procesów chemicznych na środowisko naturalne



Działalność przemysłowa branży chemicznej ma znaczący wpływ na środowisko naturalne. Celem prac badawczych realizowanych w tym obszarze jest minimalizowanie negatywnego oddziaływania procesów produkcyjnych oraz produktów, otrzymanych w rezultacie prowadzenia tych procesów, na środowisko.

Minimalizacja oddziaływania na środowisko będzie efektem prac, realizowanych w ramach dwóch pierwszych tematyk badawczych. Może ona być więc prowadzona zarówno metodykami pierwotnymi, czyli takimi, które zapobiegają powstawaniu zanieczyszczeń (w tym odpadów) u źródła, jak i wtórnymi, czyli polegającymi na redukcji już istniejącej emisji zanieczyszczeń (odpadów).

Opracowywane technologie umożliwić powinny też ograniczanie negatywnych efektów gospodarki odpadowej, poprzez np. przetworzenie odpadów do formy mniej uciążliwej dla środowiska lub tez do formy ułatwiającej ich wykorzystanie w realizowanych procesach produkcyjnych.

Jednym z przykładowych aspektów przeciwdziałania negatywnemu oddziaływaniu procesów chemicznych na środowisko jest poszukiwanie rozwiązań ograniczających emisje lotnych związków organicznych (LZO), lub też gazów cieplarnianych do atmosfery .




specjalistycznych


innochem proponowane opisy zagadnień badawczych · pozyskanie alternatywnych surowców jest...

Documents