MACBETH — це європейський дослідницький проєкт у межах програми Horizon 2020. Його мета — використати технології та знання у сфері мембранних реакторів, розроблені в межах проєктів ROMEO, BIONICO та CARENA, та довести їх до рівня готовності технології TRL 7 (Technology Readiness Level).

Новий реактор обіцяє суттєве підвищення загальної ефективності в багатьох промислових процесах та помітне зниження викидів. Покращені показники досягаються завдяки інноваційним мембранам реактора та їхній здатності селективно видаляти лише один продукт реакції (наприклад, чистий водень у процесах риформінгу), що дозволяє завершити реакцію при нижчих температурах, ніж зазвичай (наприклад, 500 °C замість 850 °C для реакцій риформінгу).

Контекст

Цілі щодо декарбонізації Європейського Союзу переглядаються та оновлюються щороку. У 2019 році було встановлено мету — зробити європейський континент повністю кліматично нейтральним до 2050 року.

Досягнення цього результату передбачає поступове зменшення впливу промислових процесів на довкілля.

Цілі проєкту

У межах європейської програми Horizon2020 реалізується низка проєктів, присвячених розробці мембранних реакторів.

Три ключові проєкти, з яких виник MACBETH:

Ці проєкти довели технологію мембранних реакторів до 5 рівня готовності технології (TRL 5).
Проєкт MACBETH має на меті продовжити розвиток цієї технології та досягти 7 рівня TRL — кроку перед масовою комерціалізацією.

Нові технології, розроблені в межах MACBETH, обіцяють зменшення викидів до 35% та збільшення ефективності на 70% для промислових процесів.

Завдяки спрощенню та оптимізації компонентів інвестиції в Capex (капітальні витрати) скоротяться на 50%, а Opex (операційні витрати) — на 80%.

Етапи проєкту

1. Експлуатація та бізнес-план:Початкова дефініція бізнес-кейсу, чітке розуміння ринкових бар’єрів та потреб, нормативно-правової бази та потенційних ризиків.

2. Управління проєктом та координація:
Забезпечення ефективного управління проєктом протягом виконання робочого плану, що включає такі дії:
• Загальна адміністративна, контрактна та фінансова звітність;
• Організація проєктних зустрічей;
• Координація внутрішньої комунікації;
• Планування ризиків.

3. Будівельні блоки:
Технічний робочий пакет, де окремі будівельні блоки будуть оптимізовані та протестовані перед фінальним масштабуванням до TRL7. Будуть додатково розроблені підтримуючі елементи, каталізатори та мембрани, протестовані їх ефективність і взаємодія.

4. Масштабування будівельних блоків:
Оптимізовані будівельні блоки (підтримуючі елементи, каталізатори та мембрани) з третього етапу будуть масштабовані до TRL7 для встановлення на всіх демонстраційних установках.

5. Інженерія:
Проєктування демонстраційних установок (5 установок для 4 ліній) згідно з наступними етапами:
• Інженерне проєктування одиниць демонстраційних установок (проектування та будівництво для всіх випадків)
• Закупівля, виготовлення компонентів і будівництво пілотних демонстраційних установок
• Концептуальне проєктування промислового заводу повного масштабу

6. Демонстрація:
Завершальна налаштування та демонстрація роботи демонстраційних установок на рівні TRL7 з сумарним часом демонстрації понад 8000 годин.

7. Моделювання:
Переклад загальної структури, встановленої в початковій бізнес-моделі, у чіткий набір специфікацій для систем CMR, що будуть продемонстровані в межах проєкту, а також визначення вимог до різних матеріалів та їх масштабування.

8. Розповсюдження та освіта:
Робота над цим етапом триває протягом всього проєкту, зокрема на основі результатів попередніх робочих пакетів, і забезпечує підтримку для експлуатації результатів проєкту через спрямовану комунікацію та діяльність щодо розповсюдження. Цей робочий пакет також покладе основи для ефективної освіти хімічної промисловості щодо CMR.

Роль ICI Caldaie

ICI Caldaie спроектувала та побудувала серце проєкту: реактор, в якому встановлені мембрани для відокремлення чистого водню.
Мембрани, розроблені Технічним університетом Ейндговена (TUE) та TECNALIA, вводяться в суміш газів, що складається з реагентів, продуктів і каталізаторів. Для здійснення хімічної реакції трансформації біогазу в водень, а також для дегідрогенізації пропану, необхідні спеціальні каталізатори і температури близько 500 °C.

Завдяки мембранам та їхній проникності для водню можна відокремити водень від реакційного середовища завдяки різниці в частковому тиску між вхідним і вихідним секторами мембран. Все це відбувається в середині реактора, розробленого ICI Caldaie.

Решта діяльності ICI Caldaie була пов’язана зі складанням пакета Bionico з усіма його внутрішніми та зовнішніми компонентами. Пакет включає системи управління, підключення входів і виходів реактора, управління охолоджувальними рідинами та контроль хімічних реакцій. Іншими словами, повністю готова машина, готова до запуску в експлуатацію. Завдяки лабораторіям ICI Caldaie було можливим запуск системи та генерація водню.

Наші партнери

EVONIK PERFORMANCE MATERIALS GMBHПровідний постачальник полімерних матеріалів та проміжних продуктів.

ENGIEВелика енергетична компанія, що надає високоефективні та інноваційні енергетичні рішення та послуги для житлових, комерційних та промислових клієнтів.

TECHNICAL UNIVERSITY OF DENMARKПровідний технічний університет у Скандинавії.

KT – KINETICS TECHNOLOGY S.P.AМіжнародний підрядник з процесного інжинірингу з високим досвідом у нафтохімічній промисловості.

LIQTECH INTERNATIONALТехнологічна компанія, що спеціалізується на розробці, виробництві та маркетингу мембран з карбіду кремнію (SiC) та каталізаторних покриттів для очищення води, стічних вод та димових газів.

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SALERNOДослідницькі та освітні програми, що розвивають зв’язки з навколишнім середовищем, зберігаючи навколишнє середовище, з метою створення та збагачення наукової та культурної спадщини для студентів, підприємств та установ.

FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITÄT ERLANGEN-NÜRNBERGОдин з топ-5 університетів Німеччини з хімії та хімічного інженерії в факультеті інженерії.

CIAOTECH S.R.L.PNO Consultants — найбільша незалежна європейська консалтингова компанія в галузі інновацій та публічного фінансування.

EVONIK TECHNOLOGY & INFRASTRUCTURE GMBHОдна з провідних світових компаній з спеціалізованої хімії, що є внутрішнім сервісним підрозділом EVO.

ENZYMICALS AGМіждисциплінарна команда з 17 вчених і техніків, що надає інтегровані рішення для промислової біокаталізи.

CENTRO NACIONAL DE EXPERIMENTACIÓN DE TECNOLOGÍAS DE HIDRÓGENO Y PILAS DE COMBUSTIBLE CONSORCIOІспанський національний дослідницький центр, орієнтований на технології водню, що охоплюють весь цикл: виробництво водню, зберігання, очищення та перетворення водню в енергію за допомогою паливних елементів.

CHIRALVISION BVРозробляє хемо-ензиматичні процеси для різних ринків, включаючи екологічну, косметичну, фармацевтичну та fine chemicals індустрії.

VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK N.V.Дослідницька організація, що надає наукові консультації та технологічні інновації для сталого суспільства в таких сферах, як енергетика, хімія, матеріали, здоров’я та використання земель.

HELMHOLTZ-ZENTRUM GEESTHACHT ZENTRUM FÜR MATERIAL- UND KÜSTENFORSCHUNG GMBHОдна з 19 членів Гельмгольцівської асоціації німецьких дослідницьких центрів, найбільша наукова організація в Німеччині.

JOHNSON MATTHEY PLCБританська спеціалізована хімічна компанія, яка фокусується на каталізі, дорогоцінних металах, fine chemicals та процесних технологіях.

SOLUTEX GC SLТехнологічна компанія, що використовує сталий підхід для видобутку, концентрації, очищення та фракціонування природних продуктів найвищої якості, чистоти та потужності для фармацевтичного, харчового та косметичного ринків.

EINDHOVEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGYДослідницький університет, що спеціалізується на інженерії та технологіях.

MICROINNOVA ENGINEERING GMBHЗаснована як спін-оф Технічного університету Граца у 2003 році, провідна компанія з інженерії та консалтингових послуг для хімічної та фармацевтичної промисловості.

FUNDACIÓN TECNALIA RESEARCH AND INNOVATIONНайбільший приватний некомерційний центр прикладних досліджень в Іспанії та п’ятий за розміром у Європі.

TÜRKIYE PETROL RAFINERİLERİ ANONİM ŞİRKETİНайбільше промислове підприємство Туреччини з потужністю обробки сирої нафти 28,1 мільйона тонн.

POLITECNICO DI MILANOІталійський публічний технічний університет, заснований у 1863 році, організований у 12 департаментів та мережу з 6 шкіл інженерії, архітектури та промислового дизайну.

RAUSCHERT KLOSTER VEILSDORF GMBHНезалежна компанія з більш ніж 120 роками досвіду у виробництві технічних керамічних та пластикових компонентів.

SPANISH NATIONAL RESEARCH COUNCILНайбільша публічна установа, присвячена дослідженням в Іспанії та третя за розміром в Європі.