Search

The results of research concerning the feasibility of anaerobic treatment of domestic sewage at low temperature are summarized in this article. The batch tests demonstrated a high biodegradability of domestic sewage at 20°C (74Ž Both batch and continuous experiments for the treatment of domestic sewage showed that the removal of SS prior to anaerobic treatment of domestic sewage not only provides a stable reactor performance but also improves the removal of both colloidal (CODcol) and dissolved COD (CODdis). The results of the pre-treatment of domestic sewage in an anaerobic filter (AF) and an anaerobic hybrid (AH) reactor showed that the AF reactor is an efficient process for the removal of suspended COD (CODss), viz. 82°at an HRT of 4 h and 13°C. The novel AF reactor consists of vertical sheets of reticulated polyurethane foam with knobs, where the biomass was only in attached form. For the treatment of pre-settled sewage at 13°C, the AH reactor, with granular sludge, showed a higher total COD (CODt) removal than the UASB reactor as a result of higher CODcol removal. Therefore, the performance of a two-step system, AF AH (with granular sludge) reactor, was investigated with different HRTs at 13°C. For optimization of CODss and CODdis an HRT of 4 4 h is needed, while for optimization of CODcol removal an HRT of 4 8 h is required. A CODt removal of 71 as achieved with 60␌onversion to methane from the removed CODt when the AF AH system was operated at an HRT of 4 8 h at 13°C.

From a chemical perspective, nearly all building blocks for plastics can be made using renewable raw materials. However, not every process is commercially feasible. Processes often remain inefficient, products have insufficient purity or the raw materials are simply too expensive. This publication provides more insight into the processes that are currently under development and the companies involved, as well as the current development stage (from R&D to commercial production).

From a chemical perspective, nearly all building blocks for plastics can be made using renewable raw materials. However, not every process is commercially feasible. Processes often remain inefficient, products have insufficient purity or the raw materials are simply too expensive. This publication provides more insight into the processes that are currently under development and the companies involved, as well as the current development stage (from R&D to commercial production).

Dankzij het brede pallet aan chemische en fysische eigenschappen worden polyurthanen (PUs) veelvuldig toegepast in coatings, schuimen, vezels, engineering plastics en biomedische materialen. Het gebruik in biomedische materialen neemt sterk toe vanwege de vergrijzing van de bevolking en omdat men het tegenwoordig niet meer accepteert om te leven met een gebrek vanwege slijtage of een ongeluk. Er zijn twee klassen van biomedische materialen in gebruik. Een voor langdurig gebruik, zoals in slangetjes, die stabiel blijven onder fysiologische condities. Voor tissue engineering daarentegen, is een gecontroleerde degradatie vereist. Polyurethanen kunnen, afhankelijk van hun samenstelling, aan al deze eisen voldoen. Polyurethanen zijn eenvoudig te bereiden uit diisocyanaten (DIs) met polyolen of polyamines, met en zonder katalysator respectievelijk. Er zijn echter voor biomedische toepassingen nog een aantal beperkingen aan de huidige PUs. Vanwege hun toxiciteit mogen er geen restanten van de diisocyanaten meer aanwezig zijn in het polymeer. Nog belangrijker is echter dat, vanwege de hoge reactiviteit, het niet mogelijk is om functionele groepen te introduceren met actieve waterstof atomen, zoals hydroxyl-, amino- of zuurgroepen, met behoud van de isocyanaatgroepen. Het tijdelijk blokkeren van de isocyanaatgroepen zou voor al die problemen een aantrekkelijke oplossing kunnen bieden, terwijl toch dezelfde PUs gemaakt zouden kunnen worden. De geblokte isocyanaten zouden dan eerst gemodificeerd kunnen worden met bioactieve groepen, om ze dan te gebruiken voor de synthese van PUs, zij het met een wat lagere reactiesnelheid. Onder 100 oC zijn geblokte isocyanaten stabiel en zouden dan gemodificeerd kunnen worden en boven de 100 oC kunnen dan met deze gemodificeerde geblokte isocyanaten weer polyurethanen gemaakt worden. Dit proefschrift beschrijft de synthese van lineaire en gecrosslinkte polyurethanen, op basis van caprolactam geblokt lysine diisocyanaat (BLDI), die voorzien werden van biofunctionele zijgroepen. Hiervoor is een nieuwe synthetische methode ontwikkeld om BLDI te maken.

Chemisch gezien kunnen vrijwel alle bouwstenen voor plastics uit hernieuwbare grondstoffen worden gemaakt, maar niet elke route is commercieel haalbaar. Processen zijn vaak (nog) niet efficiënt genoeg, producten hebben een te lage zuiverheid of de grondstoffen zijn te duur. Deze uitgave geeft meer inzicht in de routes waar momenteel aan gewerkt wordt en door welk bedrijf, en in welk ontwikkelingsstadium de processen momenteel zijn (van R&D tot commerciële productie).

Nieuwe chemische route naar groene polymeren Houtafval of landbouwgewassen zoals bijvoorbeeld mais, kunnen via chemische weg worden omgezet in biobrandstof. Maar de chemische tussenproducten kunnen in principe ook worden gebruikt als grondstof voor plastics en kunststoffen. Het probleem is dat ze daarvoor te weinig reactief zijn. Ligno-cellulosische biomassa wordt gezien als een aantrekkelijke bron ter vervanging van petrochemische bulk chemicaliën. Levulinezuur (LA), dat te uitstekend uit ligno-cellulolische biomassa kan worden gemaakt, is een veelzijdige bouwsteen door de aanwezigheid van twee reactieve functionele groepen. Gamma-valerolactone (GVL) is een derivaat van LA en wordt beschouwd als een grondstof voor de synthese van groene polymeren. GVL is lastig te polymeriseren door zijn lage reactiviteit. Tot nu toe zijn slechts producten met laag molecuulgewicht gemaakt. Een aanpak om GVL om te zetten naar een reactievere monomeer zou een veelbelovende manier kunnen worden om van GVL polymeren te maken met goede thermische, mechanische eigenschappen en hoog-molecuulgewicht, bezitten. Het belangrijkste deel van het onderzoek is de ontwikkeling van een nieuwe route voor de productie van groen polymeer uit LA. Een twee-stap aanpak is al toegepast waarbij LA door hydrogenatie in nieuwe monomeren wordt omgezet en vervolgens gepolymeriseerd naar hoge molecuulgewicht producten, met name polyurethaan. Het onderzoek toont aan dat de producten amorf zijn en stabiel tot een temperatuur van 250 oC. Ze hebben een glastransitietemperatuur van maximaal 128 oC. Polyurethaan dat gemaakt is van TDI, een op GVL/1,2-diaminoethaan gebaseerde precursor, heeft het hoogste molecuulgewicht van 147 kD en een hoge modulus elasticiteit van 2210 MPa.

Chemisch gezien kunnen vrijwel alle bouwstenen voor plastics uit hernieuwbare grondstoffen worden gemaakt, maar niet elke route is commercieel haalbaar. Processen zijn vaak (nog) niet efficiënt genoeg, producten hebben een te lage zuiverheid of de grondstoffen zijn te duur. Deze uitgave geeft meer inzicht in de routes waar momenteel aan gewerkt wordt en door welk bedrijf, en in welk ontwikkelingsstadium de processen momenteel zijn (van R&D tot commerciële productie).

Nieuwe chemische route naar groene polymeren Houtafval of landbouwgewassen zoals bijvoorbeeld mais, kunnen via chemische weg worden omgezet in biobrandstof. Maar de chemische tussenproducten kunnen in principe ook worden gebruikt als grondstof voor plastics en kunststoffen. Het probleem is dat ze daarvoor te weinig reactief zijn. Ligno-cellulosische biomassa wordt gezien als een aantrekkelijke bron ter vervanging van petrochemische bulk chemicaliën. Levulinezuur (LA), dat te uitstekend uit ligno-cellulolische biomassa kan worden gemaakt, is een veelzijdige bouwsteen door de aanwezigheid van twee reactieve functionele groepen. Gamma-valerolactone (GVL) is een derivaat van LA en wordt beschouwd als een grondstof voor de synthese van groene polymeren. GVL is lastig te polymeriseren door zijn lage reactiviteit. Tot nu toe zijn slechts producten met laag molecuulgewicht gemaakt. Een aanpak om GVL om te zetten naar een reactievere monomeer zou een veelbelovende manier kunnen worden om van GVL polymeren te maken met goede thermische, mechanische eigenschappen en hoog-molecuulgewicht, bezitten. Het belangrijkste deel van het onderzoek is de ontwikkeling van een nieuwe route voor de productie van groen polymeer uit LA. Een twee-stap aanpak is al toegepast waarbij LA door hydrogenatie in nieuwe monomeren wordt omgezet en vervolgens gepolymeriseerd naar hoge molecuulgewicht producten, met name polyurethaan. Het onderzoek toont aan dat de producten amorf zijn en stabiel tot een temperatuur van 250 oC. Ze hebben een glastransitietemperatuur van maximaal 128 oC. Polyurethaan dat gemaakt is van TDI, een op GVL/1,2-diaminoethaan gebaseerde precursor, heeft het hoogste molecuulgewicht van 147 kD en een hoge modulus elasticiteit van 2210 MPa.

Nieuwe chemische route naar groene polymeren Houtafval of landbouwgewassen zoals bijvoorbeeld mais, kunnen via chemische weg worden omgezet in biobrandstof. Maar de chemische tussenproducten kunnen in principe ook worden gebruikt als grondstof voor plastics en kunststoffen. Het probleem is dat ze daarvoor te weinig reactief zijn. Ligno-cellulosische biomassa wordt gezien als een aantrekkelijke bron ter vervanging van petrochemische bulk chemicaliën. Levulinezuur (LA), dat te uitstekend uit ligno-cellulolische biomassa kan worden gemaakt, is een veelzijdige bouwsteen door de aanwezigheid van twee reactieve functionele groepen. Gamma-valerolactone (GVL) is een derivaat van LA en wordt beschouwd als een grondstof voor de synthese van groene polymeren. GVL is lastig te polymeriseren door zijn lage reactiviteit. Tot nu toe zijn slechts producten met laag molecuulgewicht gemaakt. Een aanpak om GVL om te zetten naar een reactievere monomeer zou een veelbelovende manier kunnen worden om van GVL polymeren te maken met goede thermische, mechanische eigenschappen en hoog-molecuulgewicht, bezitten. Het belangrijkste deel van het onderzoek is de ontwikkeling van een nieuwe route voor de productie van groen polymeer uit LA. Een twee-stap aanpak is al toegepast waarbij LA door hydrogenatie in nieuwe monomeren wordt omgezet en vervolgens gepolymeriseerd naar hoge molecuulgewicht producten, met name polyurethaan. Het onderzoek toont aan dat de producten amorf zijn en stabiel tot een temperatuur van 250 oC. Ze hebben een glastransitietemperatuur van maximaal 128 oC. Polyurethaan dat gemaakt is van TDI, een op GVL/1,2-diaminoethaan gebaseerde precursor, heeft het hoogste molecuulgewicht van 147 kD en een hoge modulus elasticiteit van 2210 MPa.

Dankzij het brede pallet aan chemische en fysische eigenschappen worden polyurthanen (PUs) veelvuldig toegepast in coatings, schuimen, vezels, engineering plastics en biomedische materialen. Het gebruik in biomedische materialen neemt sterk toe vanwege de vergrijzing van de bevolking en omdat men het tegenwoordig niet meer accepteert om te leven met een gebrek vanwege slijtage of een ongeluk. Er zijn twee klassen van biomedische materialen in gebruik. Een voor langdurig gebruik, zoals in slangetjes, die stabiel blijven onder fysiologische condities. Voor tissue engineering daarentegen, is een gecontroleerde degradatie vereist. Polyurethanen kunnen, afhankelijk van hun samenstelling, aan al deze eisen voldoen. Polyurethanen zijn eenvoudig te bereiden uit diisocyanaten (DIs) met polyolen of polyamines, met en zonder katalysator respectievelijk. Er zijn echter voor biomedische toepassingen nog een aantal beperkingen aan de huidige PUs. Vanwege hun toxiciteit mogen er geen restanten van de diisocyanaten meer aanwezig zijn in het polymeer. Nog belangrijker is echter dat, vanwege de hoge reactiviteit, het niet mogelijk is om functionele groepen te introduceren met actieve waterstof atomen, zoals hydroxyl-, amino- of zuurgroepen, met behoud van de isocyanaatgroepen. Het tijdelijk blokkeren van de isocyanaatgroepen zou voor al die problemen een aantrekkelijke oplossing kunnen bieden, terwijl toch dezelfde PUs gemaakt zouden kunnen worden. De geblokte isocyanaten zouden dan eerst gemodificeerd kunnen worden met bioactieve groepen, om ze dan te gebruiken voor de synthese van PUs, zij het met een wat lagere reactiesnelheid. Onder 100 oC zijn geblokte isocyanaten stabiel en zouden dan gemodificeerd kunnen worden en boven de 100 oC kunnen dan met deze gemodificeerde geblokte isocyanaten weer polyurethanen gemaakt worden. Dit proefschrift beschrijft de synthese van lineaire en gecrosslinkte polyurethanen, op basis van caprolactam geblokt lysine diisocyanaat (BLDI), die voorzien werden van biofunctionele zijgroepen. Hiervoor is een nieuwe synthetische methode ontwikkeld om BLDI te maken.

This thesis is concerned with the synthesis, physical properties and potential biomedical applications of some polyurethanes, especially cross-linked ones.

This thesis is concerned with the synthesis, physical properties and potential biomedical applications of some polyurethanes, especially cross-linked ones.

The results of research concerning the feasibility of anaerobic treatment of domestic sewage at low temperature are summarized in this article. The batch tests demonstrated a high biodegradability of domestic sewage at 20°C (74Ž Both batch and continuous experiments for the treatment of domestic sewage showed that the removal of SS prior to anaerobic treatment of domestic sewage not only provides a stable reactor performance but also improves the removal of both colloidal (CODcol) and dissolved COD (CODdis). The results of the pre-treatment of domestic sewage in an anaerobic filter (AF) and an anaerobic hybrid (AH) reactor showed that the AF reactor is an efficient process for the removal of suspended COD (CODss), viz. 82°at an HRT of 4 h and 13°C. The novel AF reactor consists of vertical sheets of reticulated polyurethane foam with knobs, where the biomass was only in attached form. For the treatment of pre-settled sewage at 13°C, the AH reactor, with granular sludge, showed a higher total COD (CODt) removal than the UASB reactor as a result of higher CODcol removal. Therefore, the performance of a two-step system, AF AH (with granular sludge) reactor, was investigated with different HRTs at 13°C. For optimization of CODss and CODdis an HRT of 4 4 h is needed, while for optimization of CODcol removal an HRT of 4 8 h is required. A CODt removal of 71 as achieved with 60␌onversion to methane from the removed CODt when the AF AH system was operated at an HRT of 4 8 h at 13°C.