Βιώσιμη εκμετάλλευση οξυγονούχων οργανικών ενώσεων βιομάζας: προσομοίωση αντιδράσεων με μοντέλα βασισμένα σε ab initio υπολογισμούς

Παρασκευάς, Πασχάλης; Paraskevas, Paschalis

dc.contributor.author	Παρασκευάς, Πασχάλης	el
dc.contributor.author	Paraskevas, Paschalis	en
dc.date.accessioned	2015-11-04T10:58:55Z
dc.date.available	2016-11-04T03:00:23Z
dc.date.issued	2015-11-04
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41518
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2645
dc.rights	Default License
dc.subject	θερμοδυναμικές ιδιότητες - κινητικές παράμετροι - ab initio υπολογισμοί - μοντέλα προσθετικών ιδιοτήτων - δίκτυα αντιδράσεων	el
dc.subject	thermodynamic properties - kinetic parameters - ab initio calculations - group additivity models - reaction network	en
dc.title	Βιώσιμη εκμετάλλευση οξυγονούχων οργανικών ενώσεων βιομάζας: προσομοίωση αντιδράσεων με μοντέλα βασισμένα σε ab initio υπολογισμούς	el
dc.title	Sustainable conversion of biomass oxygenates: ab initio based model simulation	en
dc.contributor.department	Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων	el
heal.type	doctoralThesis
heal.generalDescription	Η παρούσα διδακτορική διατριβή εκπονήθηκε σε συνεργασία των Πανεπιστημίων της Γάνδης (Ghent University) και του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (ΝΤUA) Σχολή Χημικών Μηχανικών. (Joint PhD Agreement signed 15/09/2014)	el
heal.classification	Χημική Μηχανική	el
heal.classification	Chemical Engineering	en
heal.language	en
heal.access	free	el
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-16
heal.abstract	Η βιομάζα, ως μία πηγή ανανεώσιμης ενέργειας, μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στην αντιμετώπιση της παγκόσμιας κλιματικής αλλαγής και την επίδρασής της στην ανθρωπότητα. Η δυνατότητα μετατροπής της βιομάζας σε καύσιμα, ενέργεια, χημικά και βιομηχανικά προϊόντα αναμένεται να αυξήσει την αξία της τα επόμενα χρόνια, εξαιτίας της επιτακτικής ανάγκης για βιώσιμη ανάπτυξη και για δημιουργία περιβαλλοντικά φιλικών προϊόντων. Πολλές από τις βασικές μεθόδους μετατροπής της βιομάζας, όπως η καύση, η αεριοποίηση και η πυρόλυση, βασίζονται στη χημεία των ελευθέρων ριζών. Η βελτιστοποίηση των διεργασιών αυτών απαιτεί την ανάπτυξη θεμελιωδών κινητικών μοντέλων που περιέχουν χιλιάδες αντιδράσεις. Και η ανάπτυξη των μοντέλων αυτών καθιστά απαραίτητη τη γνώση όλων των θερμοδυναμικών και κινητικών παραμέτρων των εμπλεκόμενων ενώσεων και αντιδράσεων. Η απόκτηση όλων των αναγκαίων δεδομένων μέσω πειραμάτων είναι αδύνατη, κυρίως λόγω της υψηλής δραστικότητας των ενδιαμέσων σχηματιζόμενων ριζών. Η Υπολογιστική Χημεία προσφέρει ένα αξιόπιστο, συμπληρωματικό στα πειραματικά δεδομένα, εργαλείο, συμβάλλοντας στην απόκτηση θερμοδυναμικών και κινητικών δεδομένων μεγάλης ακρίβειας για ένα ευρύ φάσμα χημικών ενώσεων. Το βασικό της μειονέκτημα είναι το αυξανόμενο υπολογιστικό κόστος καθώς αυξάνει το μέγεθος των υπό μελέτη ενώσεων. Ενναλλακτικά, ακριβή δεδομένα για μεγαλύτερες ενώσεις μπορούν να προκύψουν από τη χρήση μεθόδων προσθετικών ιδιοτήτων κατά ομάδες που βασίζονται σε σχέσεις δομής-ιδιοτήτων και οι οποίες συσχετίζουν παραμέτρους με τις αντίστοιχες λειτουργικές μονάδες στη δομή μία ένωσης. Αυτές οι παράμετροι για μεγαλύτερες ενώσεις μπορούν να προκύψουν χρησιμοποιώντας μεθόδους υπολογιστικής χημείας για μικρότερα μόρια. Αντικειμενικός Σκοπός Ο αντικειμενικός σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη μοντέλων μεγάλης ακρίβειας για τον προσδιορισμό θερμοδυναμικών ιδιοτήτων οξυγονούχων οργανικών ενώσεων και τον προσδιορισμό των παραμέτρων της εξίσωσης Arrhenius και των κινητικών αντιδράσεων για μερικούς από τους σημαντικότερους τύπους αντιδράσεων που συμμετέχουν στη θερμική αποδόμηση οξυγονούχων οργανικών ενώσεων. Οι θερμοδυναμικές παράμετροι και τα κινητικά δεδομένα που θα προκύψουν υπολογιστικά θα χρησιμοποιηθούν, σε συνδυασμό με τα μοντέλα θερμοδυναμικών ιδιοτήτων που θα αναπτυχθούν στο πλαίσιο της εργασίας αυτής, για την προσομοίωση της πυρόλυσης του μεθυλεστέρα βουτυρικού οξέος, μίας ένωσης που προσομοιάζει τις βασικές ιδιότητες του βιοντήζελ.	el
heal.abstract	Biomass, as an abundant source for renewable energy, can provide a considerable contribution to facing the global climate change and its impacts on humanity. The conversion of biomass into fuels, energy, specialty chemicals and industrial products is expected to increase in importance the coming years due to the concern for sustainable development and environmentally friendlier products. Many of the most important biomass conversion processes, such as combustion, gasification and pyrolysis are based on free-radical chemistry. The optimization of such processes requires the development of fundamental kinetic models that contain thousands of reactions. Thermodynamic and kinetic parameters for all compounds involved are necessary and the determination of all these parameters is a major challenge in kinetic modeling. It is impossible to acquire all these parameters needed from experimental data only, due to the reactive nature of radical intermediates. Computational chemistry offers a reliable and complementary tool to experiment, allowing to obtain accurate thermodynamic and kinetic parameters for a variety of compounds. Its main drawback is the increasing computational cost for larger compounds. Alternatively, accurate data for larger compounds can be obtained by using group contribution methods based on structure-property relations that link the corresponding parameter to structural functional subunits. These parameters can be derived using computational chemistry methods for smaller compounds. Objective: The objective of this research is to develop consistent and accurate models for the prediction of the thermochemistry of oxygenate compounds and of the Arrhenius parameters and the rate coefficients for some of the most important reaction families involved in the thermal decomposition of oxygenates. The acquired thermodynamic and kinetic data and the group additive models developed will be applied in simulating the pyrolysis of methyl butanoate, a commonly used biodiesel model compound.	en
heal.advisorName	Marin, Guy	en
heal.advisorName	Reyniers, Marie-Françoise	el
heal.advisorName	Papayannakos, Nikolaos	el
heal.committeeMemberName	Cooman, Gert	en
heal.committeeMemberName	Marin, Guy	el
heal.committeeMemberName	Papayannakos, Nikolaos	el
heal.committeeMemberName	Van Geem, Kevin	el
heal.committeeMemberName	Reyniers, Marie-Françoise	el
heal.committeeMemberName	Glaude, Pierre-Alexandre	el
heal.committeeMemberName	Merci, Bart	el
heal.committeeMemberName	Sabbe, Maarten	el
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	458
heal.fullTextAvailability	true