Δύο επιχειρηματικοί (ΕΛΒΙΟ, INTERGEO) και πέντε ερευνητικοί φορείς (IEXMH/ITE, Πολ. Κρήτης, Π. Πατρών, Π. Ιωαννίνων, ΕΚΕΤΑ), των οποίων τα ενδιαφέροντα και οι στόχοι συγκλίνουν στα πλαίσια του
προτεινόμενου έργου, θα συμπράξουν με πρωτεύοντα στόχο την ανάπτυξη, σχεδιασμό και επίδειξη σε Πιλοτική Κλίμακα μιας καινοτόμου, αυτοτελούς και αυτοματοποιημένης διεργασίας για την παραγωγή καθαρού Η2 ή/και ηλεκτρικής ισχύος από βιοαέριο. Η μονάδα απαρτίζεται από δυο επιμέρους συστήματα που θα λειτουργούν αρμονικά, αυτοτελώς ή συνεργατικά, επιμερίζοντας το αποτέλεσμα (Η2 ή ηλεκτρική ισχύς) ανάλογα με τις τρέχουσες επιχειρηματικές αξιώσεις του χρήστη.
Το σύστημα παραγωγής Η2, εμπεριέχει αντιδραστήρα ξηρής αναμόρφωσης βιοαερίου, ακολουθούμενου από ένα πρωτοποριακό σύστημα καθαρισμού Η2 που αναπτύσσεται στο Πολ. Κρήτης για την απόδοση καθαρού Η2, απαλλαγμένου τόσο από CO όσο και από CO2.
Το σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος, βασίζεται σε καινοτόμες κυψελίδες καυσίμου, απευθείας τροφοδοτούμενες με βιοαέριο, για την αποτελεσματική και χωρίς απώλειες ενεργειακή εκμετάλλευσή του.
Θα χαρακτηρίζονται από υψηλή απόδοση στο εύρος των ενδιαμέσων θερμοκρασιών (650-800οC), σε κάθε ποιότητα βιοαερίου, και από μεγάλο χρόνο ζωής, χωρίς εκπτώσεις απόδοσης λόγω εναπόθεσης C ή υποβάθμισης της δομής των ηλεκτροδίων.
Πρόσφατα καινοτόμα ερευνητικά αποτελέσματα και τεχνογνωσία (σε υλικά και σχεδιασμούς) των ερευνητικών ομάδων που συμμετέχουν στο έργο, βελτιστοποιημένα έτι περαιτέρω με νέες συνθέσεις, διαδικασίες παρασκευής, σχεδιασμούς και συνδυασμούς θα «ωριμάσουν» τεχνολογικά στα πλαίσια του παρόντος Έργου μέσω λεπτομερών πειραματικών μελετών και θα αξιοποιηθούν συνθετικά για την ανάπτυξη, το σχεδιασμό και την κατασκευή μιας άρτιας, αυτοματοποιημένης και λειτουργικά βελτιστοποιημένης πιλοτικής μονάδας.
Πέραν της ανάπτυξης και επίδειξης σε πιλοτική κλίμακα της νέας διεργασίας, το έργο αποσκοπεί και στην παραγωγή βασικής γνώσης στους τομείς της ετερογενούς κατάλυσης, των κυψελών καυσίμου και της χρήσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, μέσω των επιμέρους διακριτών στόχων:
(i) Ανάπτυξη τροποποιημένων SBA-15 και MCM-41 πυριτιών για απομάκρυνση H2S από το βιοαέριο και καινοτόμων δι-τρι-μεταλλικών (Ir, Ru, Au, Mo)-Ni καταλυτών αναμόρφωσης που θα έχουν υψηλή δραστικότητα στην ενδόθερμη και αυτόθερμη αναμόρφωση, υψηλή αντοχή σε έντονες θερμικές καταπονήσεις, και μεγάλη αντίσταση στη συσσωρευτική εναπόθεση C. Η συνέργεια αλληλεπιδράσεων μετάλλου-μετάλλου και μετάλλου-φορέα (δια της χρήσης δι-/τρι-μεταλλικών φάσεων και ενεργών καταλυτικών φορέων) θα συνδράμουν στην επίτευξη των στόχων και στην ανάπτυξη καινοτόμων υλικών και νέας τεχνογνωσίας, δυνάμενη να αξιοποιηθεί και σε άλλες εφαρμογές.
(ii) Ανάπτυξη νέων καταλυτών WGS και χρήση τους στο καινοτόμο σύστημα παραγωγής καθαρού Η2.
(iii) Ανάπτυξη καινοτόμων ηλεκτροδίων τα οποία θα αποτελέσουν την άνοδο στην κυψελίδα βιοαερίου και
θα πληρούν τις προϋποθέσεις καλής ηλεκτροδιακής λειτουργίας ταυτόχρονα με την υψηλή ενεργότητά τους
στην εσωτερική ξηρή αναμόρφωση του βιοαερίου. Η μετάβαση από την αποτελεσματική κατάλυση στην εξ
ίσου αποτελεσματική ηλεκτροκατάλυση είναι στόχος γενικότερου ενδιαφέροντος στην τεχνολογία των
κυψελών.
(iv) Μετάβαση από την μοναδιαία κυψελίδα βιοαερίου σε συστοιχία ~10 κυψελίδων με στόχο την κλιμάκωση της παραγόμενης ηλεκτρικής ισχύος. Θα προκύψει νέα τεχνογνωσία για την αποτελεσματική συνδεσμολογία, συνέργεια, μηχανική αντοχή και καταλληλότητα των υλικών σύνδεσης. Η κλιμάκωση μεγέθους είναι θεμελιώδους σημασίας στην πορεία «εργαστηριακή έρευνα→βιομηχανική εφαρμογή» και ιδιαίτερης αξίας για την πρακτική αξιοποίηση μιας νεοεμφανιζόμενης τεχνολογικής πρότασης.
Δυνητικοί χρήστες του τεχνολογικού προϊόντος του Έργου είναι μονάδες επεξεργασίας αστικών αποβλήτων και πάσης φύσεως αγροτο-κτηνοτροφικές μονάδες παραγωγής βιοαερίου, στις οποίες παρέχεται η δυνατότητα επιτόπου αξιοποίησης των διαθέσιμων πηγών ανανεώσιμης ενέργειας για την κάλυψη τόσο των δικών τους αναγκών όσο και των τοπικών κοινοτήτων.
Πέραν της ανάπτυξης και επίδειξης σε πιλοτική κλίμακα της νέας διεργασίας, το έργο αποσκοπεί και στην παραγωγή βασικής γνώσης στους τομείς της ετερογενούς κατάλυσης, των κυψελών καυσίμου και της χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, μέσω των επιμέρους διακριτών στόχων:
(i) Ανάπτυξη τροποποιημένων SBA-15 και MCM-41 πυριτιών για απομάκρυνση H2S από το βιοαέριο και καινοτόμων δι-τρι-μεταλλικών (Ir, Ru, Au, Mo)-Ni καταλυτών αναμόρφωσης βιοαερίου που θα έχουν υψηλή δραστικότητα και στην ενδόθερμη και στην αυτόθερμη αναμόρφωση, υψηλή αντοχή σε έντονες θερμικές καταπονήσεις, και μεγάλη αντίσταση στη συσσωρευτική εναπόθεση C. Η συνέργεια αλληλεπιδράσεων μετάλλου-μετάλλου και μετάλλου-φορέα (δια της χρήσης δι-/τρι-μεταλλικών φάσεων και ενεργών καταλυτικών φορέων) θα συνδράμουν στην επίτευξη των στόχων και στην ανάπτυξη καινοτόμων υλικών και νέας
τεχνογνωσίας, δυνάμενη να αξιοποιηθεί και σε άλλες εφαρμογές.
(ii) Ανάπτυξη νέων καταλυτών WGS και χρήση τους στο καινοτόμο σύστημα παραγωγής καθαρού Η2.
(iii) Ανάπτυξη καινοτόμων δι-στρωματικών ηλεκτροδίων τα οποία θα αποτελέσουν την άνοδο στην κυψελίδα βιοαερίου και θα πληρούν τις προϋποθέσεις καλής ηλεκτροδιακής λειτουργίας ταυτόχρονα με την υψηλή δραστικότητα/σταθερότητά τους στην αναμόρφωση του βιοαερίου. Η μετάβαση από την αποτελεσματική κατάλυση στην εξ ίσου αποτελεσματική ηλεκτροκατάλυση είναι στόχος γενικότερου ενδιαφέροντος στην τεχνολογία των κυψελών
(iv) Μετάβαση από την μοναδιαία κυψελίδα βιοαερίου σε συστοιχία ~10 κυψελίδων με στόχο την κλιμάκωση της παραγόμενης ηλεκτρικής ισχύος. Θα προκύψει νέα τεχνογνωσία για την αποτελεσματική συνδεσμολογία, συνέργεια, μηχανική, αντοχή και καταλληλότητα των υλικών σύνδεσης. Η κλιμάκωση μεγέθους είναι
θεμελιώδους σημασίας στην πορεία «εργαστηριακή έρευνα > βιομηχανική εφαρμογή» και ιδιαίτερης αξίας για την πρακτική αξιοποίηση μιας νεοεμφανιζόμενης τεχνολογικής πρότασης.
Δυνητικοί χρήστες του τεχνολογικού προϊόντος του Έργου είναι μονάδες επεξεργασίας αστικών αποβλήτων και πάσης φύσεως αγροτο-κτηνοτροφικές μονάδες παραγωγής βιοαερίου, στις οποίες παρέχεται η δυνατότητα επιτόπου αξιοποίησης των διαθέσιμων πηγών ανανεώσιμης ενέργειας για την κάλυψη τόσο των δικών τους αναγκών όσο και των τοπικών κοινοτήτων
Το έργο στοχεύει στην ανάπτυξη καινοτόμων, beyond state-of-the-art, υλικών, διαδικασιών, μεθόδων και τεχνογνωσίας, βασιζόμενων στην υψηλή και συμπληρωματική εμπειρία και τα πρόσφατα state-of-the-art ερευνητικά ευρήματα των συμμετεχόντων στο έργο ερευνητικών ομάδων, και στην συνθετική τους αξιοποίηση ώστε να οδηγήσουν σε πρακτική εφαρμογή/εμπορική εκμετάλλευση σε έναν τομέα ο οποίος τα τελευταία χρόνια έχει τεθεί σε προτεραιότητα εφαρμογής διεθνώς και είναι η «ενεργειακή αξιοποίηση του βιοαερίου, μιας ανανεώσιμης πηγής ενέργειας, υπό το πρίσμα της αειφόρου ανάπτυξης/προστασίας του περιβάλλοντος.
Η προηγμένη, υψηλά αποδοτική και περιβαλλοντικά αποδεκτή αξιοποίηση του βιοαερίου είναι ιδιαίτερης σημασίας για την χώρα μας. Δείκτες όπως: η διάρθρωση της οικονομίας της, το ευνοϊκό κλίμα της για αγροτικές δραστηριότητες και παραγωγή βιομάζας, οι απαιτήσεις για καθαρές θάλασσες και προστασία του περιβάλλοντος για την περαιτέρω ανάπτυξη του τουρισμού, η ανάγκη για αποκέντρωση και περιφερειακή οικονομική ανάπτυξη, την επιβάλουν.
Κεντρικό αναμενόμενο αποτέλεσμα του Έργου είναι η αειφόρος, περιφερειακή ανάπτυξη σε όρους προστασίας του περιβάλλοντος μέσω μιας άμεσα εφαρμόσιμης, καινοτόμου, προηγμένης τεχνολογίας ενεργειακής αξιοποίηση του βιοαερίου (παραγωγή ηλεκτρισμού/καθαρού Η2). Μπορεί να προσαρμοστεί σε ήδη υπάρχουσες εγκαταστάσεις βιολογικών καθαρισμών, αλλά και να οδηγήσει σε ευρύτερη και αποτελεσματική χρήση του βιοαερίου, όπου και όπως αυτό διατίθεται, ατομικά ή συντονισμένα σε κοινοπραξίες/κρατικό έλεγχο.
Η στρατηγική της απευθείας, χωρίς προ-επεξεργασία, τροφοδότησης του βιοαερίου σε κατάλληλα σχεδιασμένες κυψελίδες καυσίμου, είναι υψηλά υποσχόμενη από άποψη λειτουργικού/πάγιου κόστους και
ενεργειακής απόδοσης. Το ευνοϊκό από πρακτική άποψη λειτουργικό φάσμα των ενδιαμέσων θερμοκρασιών (650-800οC) είναι επίσης σημαντικό στην τεχνολογία των κυψελίδων καυσίμου όσον αφορά την οικονομικότητα κατασκευής τους, το χρόνο ζωής τους, και τις απώλειες ενέργειας.
Ο αποτελεσματικός καθαρισμός του H2, με απαλλαγή του από κάθε πρόσμιξη, και παροχής του με τον τρόπο αυτό έτοιμου για άμεση χρήση (π.χ. στα Η2-κινούμενα, μηδενικών εκπομπών αυτοκίνητα), προσδίδει μια τεράστια μελλοντική δυναμική στην αξιοποίηση των αποτελεσμάτων του Έργου και στην επέκταση της χρήσης όχι μόνο του βιοαερίου αλλά και του φυσικού αερίου, εκτινάσσοντας στα ύψη
τις πιθανές εφαρμογές και τα προκύπτοντα οικονομικά/περιβαλλοντικά οφέλη.
Σημαντικό παράπλευρο αποτέλεσμα θα είναι η συνεισφορά του παρόντος Έργου στην εξέλιξη/ανάπτυξη θεωρητικής βασικής γνώσης. Η κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μετάλλου-μετάλλου και μετάλλου-φορέα, η συσχέτιση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των υλικών με την καταλυτική συμπεριφορά, και η συνεργατική αξιοποίησή τους για τη βελτίωση της τελευταίας αναμένεται να οδηγήσει σε υλικά και σε τεχνογνωσία ευέλικτη και προσαρμόσιμη σε πληθώρα άλλων εφαρμογών.
Εκτός των τεχνολογικών και περιβαλλοντικών οφελών, το Έργο θα συνδράμει στην βελτίωση ανταγωνιστικότητας και την οικονομική ανάπτυξη. Τα αποτελέσματα του Έργου ως συνδεόμενα με την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας και την «οικονομία του υδρογόνου» που αντικαθιστά βαθμιαία την τρέχουσα «οικονομία ορυκτών καυσίμων» αναμένεται να ενεργοποιήσουν νέα προϊόντα, σχετικές τεχνολογίες και μεθοδολογίες, προσδίδοντας συγκριτικό πλεονέκτημα στη Χώρα. Σημαντική θα είναι και η συνεισφορά στην εκπαίδευση νέων ερευνητών σε τεχνολογίες αιχμής. Ο διεπιστημονικός και καινοτόμος χαρακτήρας του έργου θα δημιουργήσει ένα εξαιρετικό περιβάλλον για εκπαίδευση νέων επιστημόνων.
Πολλαπλασιαστικά οφέλη αναμένεται να προκύψουν στα εξής: εξαγωγή συστημάτων υψηλής τεχνολογίας, μείωση εισαγωγής ορυκτών καυσίμων, τοπική/περιφερειακή ανάπτυξη-ενεργειακή αυτοτέλεια, αύξηση απασχόλησης, αύξηση ποσοστού ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ, μείωση αερίων του θερμοκηπίου, συμμόρφωση της χώρας με διεθνείς συνθήκες (Κυότο) και οδηγίες, αποτελεσματική αλληλεπίδραση μεταφορά τεχνογνωσίας/εμπειριών μεταξύ ερευνητικών και παραγωγικών φορέων.