Παραγωγή φαινολικών και αρωματικών ενώσεων μέσω πυρόλυσης λιγνίνης, απόβλητων πολυμερικών ρητινών και σύνθετων προϊόντων ξύλου
Creators: name: Καβούκης, Σάββας Μάρκου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Πυρόλυση
Σύνθετα Προϊόντα Ξύλου
Βιο-βασισμένα Υλικά
Pyrolysis
Wood Composite Products
Bio-based Materials

description: Η παρούσα εργασία αποτελεί μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία και αναφέρεται στην αξιοποίηση των στερεών αποβλήτων επίπλων για την ανάκτηση χημικών ενώσεων με την μέθοδο της πυρόλυσης και την καταλυτική αναβάθμιση των ενώσεων αυτών προς χρήση τους στην χημική βιομηχανία. Μέσω εκτενούς βιβλιογραφικής ανασκόπησης επί του αντικειμένου δίνονται στο πρώτο μέρος της εργασίας αυτής οι σύγχρονες πρακτικές αξιοποίησης των αποβλήτων επίπλων για την χρήση των προϊόντων πυρόλυσης στην βιομηχανία. Μέσα από επικαιροποιημένη βιβλιογραφία δίνονται οι σύγχρονες μέθοδοι παραγωγής μοριοσανίδων σε βιομηχανικό επίπεδο, καθώς αποτελεί σημαντικό μέρος η μελέτη των χαρακτηριστικών των συστατικών των μοριοσανίδων (βιομάζα, ρητίνες) αλλά και η συμπεριφορά τους κατά την θερμική αποικοδόμηση, ξεχωριστά από το τελικό προϊόν (μοριοσανίδα). Στην πρώτη ενότητα του πειραματικού μέρος της εργασίας περιγράφονται σε πρώτο στάδιο τα υλικά και οι μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν για την πραγμάτωση αυτής της εργασίας. Ανάμεσα στις μεθόδους γίνεται αναφορά στον τύπο της βιομάζας και στις ρητίνες που συντέθηκαν στο εργαστήριο για την προσομοίωση της βιομηχανικής μοριοσανίδας, η μέθοδος παραγωγής της αλλά και όλες οι μέθοδοι χαρακτηρισμού. Οι ρητίνες που συντέθηκαν στο εργαστήριο ήταν φαινόλης-φορμαλδεΰδης αλλά και μία βιο-βασισμένη, όμοια ρητίνη, αντικαθιστώντας μέρος της φαινόλης με λιγνίνη organosolv . Η πυρόλυση της μοριοσανίδας και ξεχωριστά των συστατικών της εξετάστηκε: α) με αντιδραστήρα πυρόλυσης σταθερής κλίνης με χρήση άμμου πυριτίας ή καταλύτη ZSM-5(40) για τον υπολογισμό των ισοζυγίων μάζας (βιο-έλαιο, βιο-εξανθράκωμα, μη συμπυκνώσιμα αέρια) και την παραγωγή βιο-ελαίου αλλά και β) σε μικρο-πυρολύτη συνδεδεμένο με αέριο χρωματογράφο/φασματόμετρο μάζας (Py-GC/MS) για τον προσδιορισμό των προϊόντων πυρόλυσης σε διαφορετικές συνθήκες. Στην δεύτερη ενότητα του πειραματικού μέρος δίνονται τα αποτελέσματα της μελέτης, συμπεράσματα και προτάσεις για μελλοντική έρευνα. Οι αναλύσεις που χρησιμοποιήθηκαν ήταν προκαταρκτική μελέτη της βιομάζας (προσδιορισμός υγρασίας, τέφρας, οργανικής ύλης και θερμιδικής αξίας), αναλύσεις βασικών χαρακτηριστικών (στερεά, χρόνος ζελατινοποίησης, χρόνος σκλήρυνσης κ.α.) των ρητινών που χρησιμοποιήθηκαν. Στη συνέχεια δίνονται τα αποτελέσματα της θερμικής και καταλυτικής πυρόλυσης από τις δύο διατάξεις, σχολιάζοντας την επιρροή των παραμέτρων πυρόλυσης αλλά και την απόδοση των προϊόντων κατά την πυρόλυση μοριοσανίδας, φαινολικών ρητινών και βιομάζας.
description: The present thesis is a master’s thesis and refers to the utilization of solid furniture waste for the recovery of chemical compounds with the pyrolysis method and the catalytic upgrading of these compounds for use in the chemical industry. Through an extensive bibliographic review on the subject, the first part of this work presents the modern practices of utilizing furniture waste for the use of pyrolysis products in industry. Through updated literature, the modern methods of particleboard production at industrial level are given, as an important part is the study of the characteristics of the components of particleboard (biomass, resins) but also their behavior during thermal degradation, separately from the final product (particleboard). In the first section of the experimental part of the work, the materials and methods used to carry out this work are described. Among the methods, reference is made to the type of biomass and the resins synthesized in the laboratory to simulate the industrial particleboard, its production method and all characterization methods. The resins synthesized in the laboratory were phenol-formaldehyde but also a biobased, similar resin, replacing part of the phenol with organosolv lignin. The pyrolysis of the particleboard and separately of its components was examined: a) with a fixed bed pyrolysis reactor using silica sand or ZSM-5(40) catalyst to calculate the mass balances (bio-oil, biochar, non-condensable gases) and the production of bio-oil but also b) in a micro-pyrolyte coupled to a gas chromatograph/mass spectrometer (Py-GC/MS) to determine the pyrolysis products in different conditions. In the second part of the experimental section, the results of the study, conclusions and some suggestions for future research are given. The analyses used were a preliminary study of the biomass (determination of moisture, ash, organic matter and calorific value), analyses of basic characteristics (solids, gel time, curing time, etc.) of the resins used. The results of the thermal and catalytic pyrolysis from the two devices are then given, commenting on the influence of the pyrolysis parameters but also on the performance of the products during the pyrolysis of particleboard, phenolic resins and biomass.