De door fossiele brandstoffen aangedreven chemische industrie staat bekend om zijn enorme CO2-uitstoot en energieverbruik, waardoor een dringende verschuiving naar schonere, efficiëntere technologieën nodig is, waarbij CO2-afvang een cruciaal onderdeel vormt. Bestaande gas-vloeistof reactieve absorptie-/oplosmiddelregeneratietechnologieën, die afhankelijk zijn van omvangrijke gepakte kolommen of motoraangedreven roterende gepakte bedden, schieten tekort vanwege transportbeperkingen en uitdagingen op het gebied van schaalvergroting. e-CAPTURE wil een revolutie teweegbrengen in dit domein met een schaalbare en geëlektrificeerde reactor die gebruikmaakt van stromingskinetische energie om krachtige centrifugale krachten te genereren zonder mechanische rotatie. Zo worden transportbeperkingen in interfase-massatransfer, menging en warmteoverdracht overwonnen, worden reactiesnelheden tot hun theoretische limieten opgevoerd en wordt het energieverbruik drastisch verminderd.
Mijn doel is om de e-CAPTURE-reactor te bouwen en te demonstreren, met als doel een ten minste tienvoudige toename van de transportefficiëntie en een vermindering van 50% van de energiebehoefte ten opzichte van bestaande systemen. Om dit te bereiken, zal ik:
1) een diepgaand inzicht verwerven in de fundamenten van transport-reactie onder extreme centrifugale krachten en afschuifsnelheden, waargenomen met geavanceerde temporele (0,1 µs) en ruimtelijke (0,1 µm/pixel) resoluties, via innovatieve technieken zoals ultrasnelle beeldvorming en infrarood vlakke laser-geïnduceerde fluorescentie.
2) een op computationele vloeistofdynamica gebaseerd multischaal modelleringsplatform ontwikkelen om CO2-interfase-massatransfer, turbulentie-chemie-interactie en warmtedynamica te ontrafelen.
3) de relatie tussen ontwerp en prestaties van de e-CAPTURE-reactor aanpakken door middel van multi-objectieve optimalisatie en een reactieve demonstratie uitvoeren voor het verwijderen van onzuiverheden, CO2-absorptie en regeneratie van oplosmiddelen met geïntegreerde Joule-verwarming.
Door een synergie van geavanceerde visualisatie, state-of-the-art simulatie en praktijktests zal ik een transformatieve reactortechnologie leveren die niet alleen CO2-afvang schaalbaar en economisch haalbaar maakt, maar ook dienst doet als algemene gas-vloeistofreactor voor duurzame chemische technologie.