Kokkuvõte
Projekti üldeesmärk on töötada välja jätkusuutlik ja laiendatav meetod termoplastiliste tselluloosi derivaatide sünteesiks, kasutades täielikult biopõhiseid reagente ja reaktiivse ekstrusiooni mehhaanokeemilist toimet. Projekt käsitleb fossiilsete plastide jaoks biopõhiste alternatiivide pakkumise kriitilist probleemi. Tselluloos on selleks kõige asjakohasem, kuid tugevalt alakasutatud tooraine. Projekt peaks andma lahenduse termoplastiliste tselluloosi derivaatide sünteesi läbiviimiseks säästval ja energiasäästlikul viisil. Tööd viib läbi rahvusvaheline meeskond koostöös asjakohaste akadeemiliste ja tööstusuuringute partneritega.
Kirjeldus
Tselluloos kui kõige levinum biopolümeer maailmas on oluline ressurss fossiilsete plastide asendamisel, kuna sellel on head mehaanilised omadused ja keemiline vastupidavus ning see ei ole konkureeriv toiduressurss. Tselluloosi derivaatide või regeneraatidega kaetakse aga vaid väike osa ülemaailmsest plastitoodangust. See viitab tugevale vajadusele suurendada selle jätkusuutliku, süsinikuneutraalse plasti tooraine kasutamist. Erinevalt enamikust tarbeplastidest ei ole tselluloos olemuselt termoplastne ja seda tuleb sulamiskäitumise saavutamiseks keemiliselt modifitseerida, nagu plastitöötlemistööstus eeldab. Seni tuntud tselluloosi modifitseerimismeetodid on ressursi- ja energiamahukad. See stimuleerib säästvamate marsruutide arendamist. Termoplastiliste tselluloosi derivaatide sünteesi jätkusuutlikkuses on kaks peamist aspekti: biopõhised, säästvad reagendid ning kiire ja energiatõhus protsess. Siiski on mitmel perspektiivsel biopõhisel reagendi kandidaadil olemuselt madal reaktiivsus tselluloosi funktsionaalrühmadega. Seetõttu peaks sünteesiprotsess pakkuma reaktsioonidele tugevat tuge. Reagentide reaktiivsuse suurendamine mehhaanilise keemilise toimega on perspektiivne uurimisvaldkond, kus asjakohaseid väljaandeid peaaegu pole. Kõige lootustandvam mehaaniline keemiline meetod, kus on olemas nii suured nihke- kui ka pikenemisjõud, on reaktiivne ekstrusioon (REX) koos pöörlevas kahe kruviga ekstruuderis. REX on üldiselt tuntud kui polümeeri sünteesi ja modifitseerimise meetod, mis tagab suurima saagise lühima aja ja minimaalse energia, lahustite ja reagentide kasutamisega. Ekstrusiooniprotsess on pidev, seega on sellel head väljavaated tööstuslikuks suurendamiseks. REX suudab töödelda väga viskoosseid aineid ja seetõttu võib eeldada palju suuremat tselluloosi kontsentratsiooni kui partiipõhiselt segatavas reaktoris, mis vähendab oluliselt vajadust lahustite järele.
Seetõttu on doktoritöö põhieesmärk töötada välja jätkusuutlik ja laiendatav meetod termoplastiliste tselluloosi derivaatide sünteesiks, kasutades täielikult biopõhiseid reagente ja REX-i mehhaanokeemilist toimet.
Kohustused ja konkreetsed ülesanded
REX-protsessi modelleerimine ja simuleerimine kruvide konstruktsiooni, sisendmaterjali omaduste ja protsessitingimuste abil, et mõista termomehaanilisi tingimusi, energiatasakaalu ja materjalide käitumist/reaktsioonide arengut protsessi käigus.
Reaktsioonitingimuste, kruvi profiili, kruvi pöörlemiskiiruse, temperatuuriprofiili, etteandekiiruste jne optimeerimine, et saavutada maksimaalne reaktsioonivõime võimalikult lühikese aja jooksul minimaalse energia ja lahustite kasutamisega.
Tselluloosi ettevalmistavate protseduuride (nagu paisumine, osaline lahustumine, ultraheli- või mikrolainekiirgus jne) mõju uurimine reaktsiooni efektiivsuse maksimeerimiseks.
REX-põhise laboripiloottehnoloogia täiustamine konkreetsete komponentide abil.
REX-protsessi LCA läbiviimine, mis käsitleb jätkusuutlikkuse ja keskkonnamõju kriitilisi aspekte. Protsessi parandamine vastavalt.
Uurimisrühma liikmena uuringu tulemuste analüüsile, avaldamisele ja levitamisele kaasaaitamine.
Nõuded
Taotlejad peavad vastama järgmistele nõuetele:
– polümeeritehnoloogia magistrikraad;
– selge huvi ametikoha teema vastu;
– suurepärane inglise keele oskus;
– praktilised oskused ekstrusioonseadmete töös;
– tugev ja tõestatav kirjutamis- ja analüüsioskus;
– võime töötada nii iseseisva teadlasena kui ka uurimisrühma osana;
– suutlikkus ja valmisolek abistada projektiga seotud organisatsioonilistes ülesannetes ning õppe- ja/või juhendamistegevuses.
Kasuks tuleb järgmine kogemus:
– teadmised ekstrusioonipõhiste protsesside modelleerimisest ja simulatsioonidest;
– (bio)polümeeride sünteesi tundmine;
– paberimassi ja/või tselluloosi keemia tundmine;
– tööalased teadmised segamise ja/või reaktiivse ekstrusiooni alal;
– teadmised keemiatehnikast;
– LCA kogemus.
Erinõuded
Info doktorikraadi vastuvõtuks on saadaval TalTechi kodulehel: https://taltech.ee/et/phd-amission
Kandideerimiseks vajalikud dokumendid:
CV
Motivatsioonikiri
Kraaditunnistused vastavalt ülikooli nõuetele
Passi koopia