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Titelaufnahme

Titel
Thermogravimetric analysis and kinetic study of marine plastic litter / Leonora Bonell
BeteiligteBonell, Leonora
Betreuer / BetreuerinTondl, Gregor
ErschienenWien, Wintersemester 2016/2017
Umfang73 Seiten ; 12 cm : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2017
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Meeresmülll, Kunststoff, Pyrolyse, kinetische Analyse
Schlagwörter (EN)marine litter, plastic, pyrolysis, kinetic analysis
Schlagwörter (GND)Meer / Kunststoffabfall / Pyrolyse
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-20921 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Thermogravimetric analysis and kinetic study of marine plastic litter [4.09 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Meeresmüll ist nicht bloß ein ästhetisches Problem, sondern ein ökologisches und ökonomisches welches weltweit Schäden verursacht. Um ein solches komplexes Problem zu lösen, gibt es viele Ansätze und einer von ihnen ist es, einen Pyrolyse-Reaktor zu bauen, der den gesammelten Abfall in hochenergetische Produkte umwandelt, welche in gasförmigem, flüssigem und festem Zustand auftreten. Um einen solchen Pyrolysereaktor zu entwerfen, ist es erforderlich, mehr Fakten über das Einsatzmaterial, insbesondere das thermochemische Verhalten und die kinetischen Parameter, zu kennen. Im Zuge dieser Forschungsarbeit wurden die Kunststoffpartikel in folgende Größenklassen unterteilt: "small microplastic" (<1mm), "large microplastic" (1-4mm) und "mesoplastic" (4-25mm). Eine Thermogravimetrische Analyse (TGA) wurde für die drei verschieden Kunststoffgrößen mit einem Temperaturprogramm von 34-1000C und Heizraten von 5, 10, 15 und 20 K/min durchgeführt. Die Ergebnisse der TGA zeigten für alle Proben denselben Kurvenverlauf auf: einen einstufigen Zerfall im Temperaturbereich 700-780 K mit Großteils Gesamtgewichtsverlusts (95%). Die DTG-Kurve ergab einen einzigen Peak, der sich mit der Heizrate änderte. Die Arrhenius-Parameter, wie Aktivierungsenergie und Präexponentialfaktor, wurden durch modell-free Methoden von KAS, Starink und FWO berechnet. Die ermittelten Werte der drei verschiedenen Methoden für jede Kategorie unterschieden sich nur geringfügig. Alle drei Größenklassen zeigten im Mittelwert einen gleichen Trend: „small microplastic“ hatte mittlere Aktivierungsenergiewerte zwischen 320 - 325 kJ / mol, „large microplastic“zwischen 329 - 334 kJ / mol und „mesoplastic“ hatte Werte zwischen 338 - 344 kJ / mol. Basierend auf diesen Ergebnissen, demnach hohen Temperaturen und kurzer Verweilzeit, wäre ein Flash-Pyrolysereaktor geeignet. Das flüssige Endprodukt könnte für den Motor des Schiffes und das gasförmige Endprodukt für den Pyrolysereaktor eingesetzt werden.

Zusammenfassung (Englisch)

Marine litter is not merely an aesthetic problem but an ecological and economical one, causing damage around the world. To solve a complex problem like this there are many approaches necessary and one of them is to build a pyrolysis reactor, which would transform the collected litter into high-energy products in gaseous, liquid and solid state. A pyrolysis requires, compared to other thermal processes, less technical effort and the end products can be stored or directly used. In order to design such a pyrolysis reactor it is required to know more facts about the feedstock especially the thermochemical behaviour and kinetic parameters. In the course of this research the found plastic particles where divided into following size-classes: “small microplastic” (<1mm), “large microplastic” (1-4mm) and “mesoplastic” (4-25mm). A thermogravimetric analysis (TGA) was carried out for the three different plastic sizes with a temperature program of 34-1000 C and heating rates of 5, 10, 15 and 20 K / min. The results obtained from the thermogravimetric analysis showed for all samples the same shape for the curve: single stage degradation in the temperature region 700 780K with most of the total weight loss (95%). The DTG curve revealed a single peak, which shifted with heating rate. The Arrhenius parameters, such as activation energy and pre-exponential factor, were obtained by model-free methods offered by KAS, Starink and FWO. The generated values for a size class differed slightly, respectively. All three selected size-classes of plastic showed in the average value a same trend: small microplastic had average activation energy between 320 325 kJ/mol, large microplastic between 329 334 kJ/mol and mesoplastic 338 344 kJ/mol. Based on these results, thus high temperatures and short residence time, a flash pyrolysis reactor would be suitable. The liquid products could be used for the ships engine and the gaseous product to compensate the required energy of the reactor.