Új jód, jódvegyület gyártástechnológia kifejlesztése másodlagos nyersanyagokból

Nem valósul meg a vállalati K+F+I pályázatokkal támogatott projektek 40%-a, mert ugyan van a vállalkozásban műszaki/technikai szakember, könyvelő és pályázati tanácsadó is, de nincs a kutatás-fejlesztési (K+F) projektek sajátosságait ismerő és kezelni tudó innovációs projektmenedzser. Mi több, a vállalkozások többnyire nincsenek is tisztában azzal, hogy termékkörük bővítésekor, vagy technológiájuk fejlesztésekor, egy új vevői igényre reagálva valójában kutatás-fejlesztést folytatnak. Így elszalasztják azokkal az előnyöket, amelyek megilletnék őket adókedvezmények vagy pályázati lehetőségek formájában. A legegyszerűbben egy vegyipari vállalkozás példáján keresztül mutatható be, hogy hogyan is kell ezt profin csinálni. Igazi lombikos innováció következik laikusok számára, amelyben egyszerre fejlesztették a meglévő technológiát és az infrastruktúrát. Nem merülünk el a kémiai képletekbe, reakciókba és egyéb komplikált részletekbe, a K+F kötelező alkotórészei mentén mutatjuk be a projektet.

Használd ki azt, amid van!

Partnerünk egy magyar házaspár tulajdonában lévő, több évtizede alapított társaság, fő tevékenységi köre vegyiáruk nagykereskedelem. Bizonyos területeken piacvezető itthon és Európában is. Magyarországon az ivóvíz és uszodavíz fertőtlenítő szerek területén piacvezető s társaság. Ma már több mint 300 terméket forgalmaznak más iparágak részére is. Legutóbbi K+F projektjében a budapesti telephelyén hosszú évek óta kihasználatlanul álló egyik épületet modernizálta és alakította át, hogy jódtartalmú vegyületek gyártására korszerű jódüzemet létesítsen benne. Ezzel felvették a versenyt a távol-keleti konkurensekkel. A meglévő gyártási technológiáját dolgozta át úgy, hogy másodlagos, több potenciális szennyezőanyagot tartalmazó nyersanyagból kiindulva állítson elő olyan minőségű végterméket, amelyet eddig szakszóval prime virgin grade alapanyagból, tehát jóval drágábban tudott gyártani.

A technika állása

Európában csak itt van ipari méretű metil-jodid előállítás, a világon még az USA-ban, Indiában és Japánban folyik a termék gyártása. Tehát biztos piaccal rendelkezik a társaság, mégis az innováció mellett döntött. A metil-jodidot felhasználják növényvédőszerként, valamint kiterjedten hasznosítják a szerves kémiai szintézisekben. Ezt az átalakítást metilezésnek (metilálásnak) nevezik. A természetben kis mennyiségben metil-jodidot bocsátanak ki a rizsültetvények.

A jód újrahasznosítását jellemzően olyan cégek végzik, amelyek a vegyipari melléktermékekből elemi jódot állítanak elő, de nem gyártanak jód származékokat. A visszanyert elemi jód minősége gyengébb, mint az elsődlegesen előállított „prime virgin grade” minősége, tehát felhasználása előtt tisztítani lenne szükséges vagy hasonló problémákkal kellene megküzdeni, mint a projekt célkitűzése szerinti szennyezett, melléktermékként képződő nyersanyag felhasználás során. A gyengébb minőség azt jelenti, hogy több, néha ismeretlen szennyezőt is tartalmazhat, a minőség nem felel a piacon lévő más, szokásos termékek színvonalának. Ezek miatt merült fel a lehetőség, hogy a jód visszanyerése nélkül, közvetlenül vigyék reakcióba az iparban beszerezhető, jódtartalmú melléktermékeket és állítsanak elő metil-jodidot. Korábbi fejlesztéseik során perjódsav gyártása során már sikerrel alkalmaztak másodlagos nyersanyagoka, e tudásukat is felhasználták jelen projektjükben. Kiszámolták, hogy legalább 5% jódot (jodidot) tartalmazó melléktermékek feldolgozása esetén lehet gazdaságos a technológia. Találtak ugyan egy hasonló szemléletű amerikai szabadalmat, de az más anyagokkal dolgozott, mint partnerünk.

Jelentős újdonságtartalom

A fejlesztés jelentős előrehaladást jelentett az addigi technológiához képest. A metil-jodid előállítását többféle reakcióban, de alapvetően technikai tisztaságú vagy finomvegyszerek felhasználásával írták le. Nem volt példa és szakirodalom olyan technológiára, amely nem tiszta alapanyagokból indul ki. A változatos, esetenként alacsony jódtartalmú melléktermékek hasznosítása és a képződött termékek tisztítása mind tudományos, mind technológiai szempontból új ismereteket eredményezett. Nem volt korábban példa olyan technológiára, amely metil-jodidot a szennyezők mellett a jód köztes előállításának és tisztításának mellőzésével állít elő a jódtartalmú alapanyagból.

Tudományos, technikai bizonytalanság

A metil-jodid előállításának több módja is közismert, de ezeknek vagy csak laboratóriumi méretekben van jelentősége, vagy még laboratóriumi súlya sincs. A szennyezőanyagok felől közelítve a projektet, elsőként feltérképezték a gyártás során előfordulókat, ezeket csoportosították, majd a szakirodalom áttekintésével megállapították: nincs információ arra vonatkozóan, hogy az általuk is használt előállítási reakció működik-e, ha nagy mennyiségben van jelen a szennyező anyagokból több is. Mivel ilyen reakciókat még nem írtak le, az esetleges reakciótermékek szétválasztásáról sem volt információ a szakanyagokban, nem volt kézenfekvő a megoldás. A feltárt reakciók új tudományos ismeretnek minősültek, amelyek bővítik az anyagok kémiai viselkedésével kapcsolatos tárházat akár anyagok képződése, akár kísérőjelenségei szintjén, és segítik ezen anyagok laboratóriumi vagy ipari hasznosítását. Meghatározták a projekt során azoknak az anyagoknak a körét is, amelyek nem teszik lehetővé az előállítást vagy a tisztítást.

Módszeres kísérletezés

A kísérletezés, információszerzés szisztematikusan zajlott, és tudományos feltételezés és modell szerint haladt. Tehát várható volt, hogy több olyan összefüggést, új reakciót is feltár, amely a potenciális szennyezők és a metil-jodid előállítási reakció reakciópartnerei között, az adott körülmények között fellép. Ezen ismeretek megszerzése segíti az ipari hasznosítást, ezért ez egy tipikus alkalmazott kutatás. De nézzük a munkaprogram lépéseit!

Mindig a projekt előkészítése az első munkaszakasz. Ennek eredményeként elkészülnek a jegyzőkönyv minták, megtörténik a teamben résztvevő munkatársak betanítása, meghatározásra kerülnek a kísérletezéshez szükséges anyagok, beszerzési források, mennyiségek, szükséges eszközök. Az előzetes tudás alapján megtervezik a kísérleteket. Az új ismeretek kinyeréséhez dokumentációs rendszert kell építeni, melyhez a kísérleti jegyzőkönyveket és a kísérleti protokollt előre meghatározzák. Ebben a munkaszakaszban kerül sor a nyersanyagok és eszközök beszerzésére is. Mivel a kutatási infrastruktúra fejlesztése ezzel a szakasszal párhuzamos és nem is teljesen elválasztható, a munkaszakaszon belül a kutatási infrastruktúra kialakítására vonatkozó egyeztetéseket is beleértjük. Jelen esetben a gyártási körülmények szimulálására felújították és felszerelték az addig használaton kívüli labort. Mindezek kísérleti fejlesztésnek minősülnek.

Az már alkalmazott kutatás körébe tartozott, amikor a kezelhető és nem kezelhető potenciális szennyező anyagok elválasztása zajlott a harmadik munkaszakaszban. A technológia fejlesztése ismét kísérleti fejlesztésnek minősül a negyedik lépésben, hiszen már meglévő szakértelem megszerzése, összegyűjtése és rendszerezése történt új termékek, technológiák és szolgáltatások leírása céljából. Azoknak a befolyásoló tényezőknek a feltárása zajlott ekkor, amelyek az üzemi mennyiségekkel való kísérletezésből fakadnak.

Végül a kísérleti adatok elemzése és értelmezése; a reakciók leírása, majd a technológia leírása következett, amely szintén kísérleti fejlesztésnek számít.

Annak jelentősége, hogy melyik munkaszakasz a K+F három csoportja közül melyikbe sorolandó a pénzügyi előnyök kihasználásakor válik fontossá. Más-más arányú kedvezmények illetik meg ugyanis az alapkutatást, az alkalmazott kutatást és a kísérleti fejlesztést.

Partnerünk annak érdekében, hogy minden kedvezményt és előnyt maximálisan érvényesíthessen, ezért a Glósz és Társa Kft-t bízta meg azzal, hogy projektje minősítő eljárását kérje az SZTNH-tól (Szellemi Termékek Nemzeti Hivatala). A jogerős határozat birtokában jelentősen tudta csökkenteni a beruházás kockázatát és pénzügyi terheit.