Thermochemische verwerking van complexe multifase en niet-recycleerbare afvalstromen

Volgens het EU-afvalbeleid is een onomkeerbare behandeling van niet-recycleerbaar afval door middel van thermische verwerking (d.w.z. verbranding of vergassing) verplicht om beoogde kringlopen van materialen in de circulaire economie schoon en veilig te houden. Zo kan de energetische inhoud van het afval grotendeels worden teruggewonnen in de vorm van elektriciteit, stoom/warmte, energiedragers (syngas) en/of waardevolle organische verbindingen, terwijl toxische organische verbindingen worden vernietigd. Het schept ook mogelijkheden voor geavanceerde terugwinning van anorganische materialen en verbindingen van groot belang uit de gegenereerde as. Wanneer afval in thermische processen aan een hoge temperatuur wordt blootgesteld, vertonen de in het afval aanwezige anorganische stoffen echter een complex gedrag waarbij zij worden verdeeld over vaste, gas- en vloeistofuitgangen. In moderne thermische verwerkingsinstallaties voor niet-recycleerbaar afval is het gedrag van de anorganische stoffen nog zeer ongecontroleerd, hetgeen aanzienlijke operationele problemen oplevert. Het stelt ook uitdagingen met het oog op de verhoging van de opbrengst aan energie en materialen uit het behandelde afval, de vermindering van chemicaliën voor de behandeling van rookgassen en gegenereerde residuen, en de toepassing van technologieën voor downstream carbon capture. Het doel van dit PhD-project is een diepgaand begrip te ontwikkelen van het complexe meerfasige gedrag van anorganische verbindingen in (geselecteerd) afval bij vergassing/verbranding. Het project omvat zowel experimenteel werk als Fluent CFD simulaties, en is gericht op het ontrafelen van de invloed van de opgelegde fysische procescondities (in termen van temperatuur, druk, stroming en geïnduceerde warmte- en massaoverdracht) op de waargenomen chemische effecten. Voor het experimentele gedeelte wordt een thermische afvalreactor op proefschaal, uitgerust met geavanceerde analyseapparatuur, gebruikt om verschillende soorten afval te onderzoeken onder industrieel representatieve procesomstandigheden en temperaturen tot 1250°C. Voorbeelden zijn: bandenrubbers (met Zn en Mg), broomhoudende brandvertragende kunststoffen (Br en Sb), antimicrobiële verpakkingsmaterialen en textiel (Ag en Cu), snoeihout uit wijngaarden (Cu en S), met CCA behandeld hout (Cu, Cr en As) en rioolslib van gemeentelijke afvalwaterbehandeling (P). Het doctoraat wordt gedeeltelijk gefinancierd door toonaangevende bedrijven in de Europese afval-energiesector. Het werk wordt uitgevoerd in interactie met universiteiten uit Lubljana en Boedapest, wat de mogelijkheid biedt voor een verblijf in het buitenland.