Supercomputer HPC: Applications

Ważnym z punktu widzenia ochrony środowiska badanym procesem jest optymalizacja gospodarki odpadami polegająca na zmniejszaniu ilości składowania przy jednoczesnym rozwijaniu metod przetwarzania odpadów oraz odzysku energii (tzw. Waste to Energy). Celem tego procesu jest wyeliminowanie składowania śmieci na rzecz stworzenia gospodarki obiegu zamkniętego. Wśród odpadów duży udział mają tworzywa sztuczne, które mogą stanowić bezpośrednie paliwo, lub być źródłem wysokokalorycznego gazu. Wymaga to jednak przygotowania materiału do tego procesu poprzez jego rozdrabnianie. Powstaje w ten sposób paliwo RDF (Refuse Derived Fuel) charakteryzujący się wysoką wartością opałową. RDF można poddać procesowi pirolizy, czyli endotermicznemu procesowi rozkładu termicznego, przy ograniczonym udziale tlenu w wyniku czego składniki RDF u rozpadają się na przydatne produkty. Proces pirolizy zachodzi w wysokiej temperaturze, a produktami są gaz pirolityczny, ciecz pirolityczna oraz karbonizat. Przewagą dobrze wykonanej pirolizy nad innymi metodami przetwarzania odpadów jest praktycznie brak emisji CO2, zminimalizowanie ilości cieczy pirolitycznych oraz uzyskanie w gazie pirolitycznym cennych związków (w tym około 50% wodoru). Powstaje też karbonizat zawierający ok. 60% węgla posiadający dużą wartość energetyczną.
W efekcie badań w Zakładzie Nowych Materiałów do Konwersji Energii została opracowana i opatentowana technologia o nazwie „Reaktor i sposób do pirolizy odpadów przemysłowych lub komunalnych, oraz do redukcji i oczyszczania gazu pirolitycznego z ciężkich węglowodorów i cząstek węgla” polegająca na poddaniu materiału RDF procesowi pirolizy, a następnie oczyszczanie powstałego gazu pirolitycznego bezpośrednio wewnątrz reaktora. Obecnie konstruowany jest prototyp reaktora. Będą w nim przeprowadzane badania pirolizy RDF przy różnych parametrach tego procesu. Modele numeryczne wykonane z użyciem ANSYS Academic Research Mechanical and CFD będą miały za zadanie wsparcie badań w reaktorze oraz ich właściwy opis od strony fizykochemicznej oraz możliwość przeskalowania wykonanego prototypu do wielkości umożliwiającej przemysłowe i komercyjne wykorzystanie.