Search the digital library catalog

Abstract: Vse večja uporaba plastike vodi k vse večjemu številu odpadkov, ki prevečkrat pristanejo v naravi in jo onesnažujejo. Vse bolj alarmantno stanje kliče po hitrem iskanju rešitev, predvsem pri recikliranju uporabljene plastike in njeni ponovni uporabi. Eden izmed pogosto uporabljenih materialov je plastika ojačena z ogljikovimi vlakni, ki se uporablja predvsem v izdelavi prevoznih sredstev. Predstavnik te skupine materialov je tudi polikarbonat, ojačen z ogljikovimi vlakni. Namen diplomske naloge je bil z uporabo podkritične vode raziskati razgradnjo polikarbonata, ojačenega z ogljikovimi vlakni in analizirati sestavo pridobljenih produktov. Eksperimente smo izvedli v šaržnem reaktorju pri več različnih temperaturah (250 °C, 300 °C in 350 °C) in pri različnih časih (5, 15, 30, 60 in 120 min) in razmerju material voda 1:5. Produkte smo dobili v različnih fazah in sicer plinski, vodni, trdni in dietiletrski (DEE) fazi. Najprej smo analizirali izkoristke posamezne faze. Največji izkoristek trdne faze (90,5 %) smo določili pri temperaturi 250 °C in času 60 min, kar pomeni, da pri teh pogojih še nismo dosegli učinkovite razgradnje materiala. Najvišji izkoristek DEE faze (63,8 %) smo določili pri 300 °C in 30 min, ta se je nato pri nadaljnjih reakcijah s časom in temperaturo zniževal. Izkoristka plinske faze (19,2 %) in vodne faze ( 5,5 %) sta prav tako naraščala s časom in temperaturo in dosegla maksimum pri temperaturi 350 °C in 120 min. Za določitev komponent v plinski in DEE fazi smo izvedli GC-FID analizo. V DEE fazi smo določili bisefenol A, ki je največji delež (44,6 %) dosegel pri temperaturi 250 °C in času 60 min. Pomemben razgradni produkt je bil tudi fenol, ki je maksimum (57,5 %) dosegel pri temperaturi 350 °C in času 120 min. V plinski mešanici je bilo največ butena (v območju 16 - 70 %), sledila sta mu aceton, pri temperaturah 250 °C in 300 °C, ter propen pri temperaturi 350°C. S FTIR analizo smo analizirali trdne faze po razgradnji in ugotovili, da se z večanjem temperature in reakcijskega časa, v njej nahajajo le ogljikova vlakna, brez ostankov PC materiala. Z analizo vodne faze smo določili količino prisotnega ogljika, ki se je pri temperaturi 250 °C s podaljšanjem časa povečala (od 8,7 % do 9,9 %). Podobno se je pri temperaturi 300 °C koncentracija ogljika v vodni fazi do časa 30 min povečevala(od 12,9 % do19,1 %), nato pa se je začela zmanjševati. Pri temperaturi 350 °C pa se je vrednost ogljika s podaljševanjem časa reakcije zniževala (od 13,5 % do 5,7 %). Rezultati kažejo na to, da je hidrotermična razgradnja polikarbonata, ojačenega z ogljikovimi vlakni, obetajoča alternativna metoda recikliranja s katero lahko, ne le pridobimo ogljikova vlakna, temveč tudi druge uporabne razgradne produkte.
Keywords: polikarbonat, hidrotermični postopki, podkritična voda, recikliranje, ogljikova vlakna
Published in DKUM: 28.10.2025; Views: 0; Downloads: 1
Full text (3,72 MB)

Abstract: Naraščajoče potrebe po trajnostni energiji in zmanjševanju emisij toplogrednih plinov spodbujajo iskanje alternativ fosilnim gorivom. Ena ključnih možnosti je biomasa, ki je obnovljiva, dostopna in energetsko učinkovita. Lanena pogača, stranski produkt pri pridobivanju olja, je bogata s hranili in vlakninami in pogosto ostaja neizkoriščena. Namesto da konča kot odpadek, jo je zaradi lignocelulozne sestave mogoče učinkovito predelati v uporabne bio-produkte. Med naprednimi metodami predelave izstopa uporaba pod- in nadkritične vode, s katero lahko pridobimo bio-olje, plin in oglje. Razgradnjo lanene pogače s pod- in nadkritično vodo smo izvedli pri treh različnih temperaturah (300 °C, 350 °C in 400 °C) ter štirih časih obdelave (30 min, 60 min, 90 min in 120 min). V vseh eksperimentih smo kot produkt pridobili trdno, oljno, vodno in plinsko fazo, pri čemer je v vseh prevladovala oljna faza. Najvišji izkoristek oljne faze smo dosegli pri 300 °C in 30 min, in sicer kar 72,3 %. Z višanjem temperature in podaljševanjem časa se je njen izkoristek postopoma zniževal in dosegel najnižjo vrednost pri 400 °C in 120 min (50 %), medtem ko sta deleža trdne in vodne faze upadala, trdna faza z 10 % na 3 %, vodna pa s 13 % na 4 %. Nasprotno je izkoristek plinske faze pričakovano naraščal in pri najvišji temperaturi 400 °C in najdaljšem času 120 min dosegel maksimalno vrednost (42,5 %). Kemijsko sestavo oljne in plinske faze smo analizirali z metodo GC/MS. Plinske mešanice so v glavnem vsebovale CO₂ in ogljikovodike od C1-C6. V oljnih fazah pa smo identificirali alkane, alkene, aromate, ketone, estre, kisline, amide ter druge dušikove spojine. Največ amidov je nastalo pri 300 °C, medtem ko se je z višanjem temperature koncentracija aromatov in ketonov povečevala. Oljne faze so imele zgornje kurilne vrednosti med 24 do 32 MJ/kg. V vodnih fazah smo z analizatorjem TOC določili koncentracijo skupnega ogljika, z uporabo HPLC pa zaznali tudi prisotnost furfuralov. Pridobljeni podatki celovite analize sekundarnih produktov, nastalih pri hidrotermični razgradnji lanene pogače, predstavljajo pomemben korak k razvoju učinkovitih alternativnih biogoriv.
Keywords: lignocelulozna biomasa, lanena pogača, pod- in nadkritična voda, kemijska pretvorba, biogoriva
Published in DKUM: 18.09.2025; Views: 0; Downloads: 11
Full text (1,17 MB)

Abstract: Živimo v dobi energetske preobrazbe, kjer si prizadevamo najti trajnostne alternative fosilnim gorivom. S prehodom na trajnostne vire se zmanjša onesnaževanje okolja, saj se odpadki ponovno uporabijo, namesto da se zažgejo ali odvržejo. Eden izmed potencialnih odpadkov je odpadna biomasa, saj je bogata s komponentami, ki se lahko ponovno uporabijo. Bučna pogača je stranski produkt, ki nastaja med pridelavo bučnega olja in se običajno zavrže ali uporabi kot krma za živali. Vsebnost dragocenih hranilnih snovi, kot so beljakovine, vlaknine, fenoli in materiali, jo naredi uporabno tudi za druge namene. Predstavlja obetaven vir za proizvodnjo biogoriv, kot so bioolje, bioplin ali biooglje. V okviru diplomskega dela smo raziskovali pretvorbo bučne pogače v pod- in nadkritični vodi in analizirali nastale produkte. Hidrotermično pretvorbo smo izvajali v visokotlačnem in visokotemperaturnem reaktorju pri 300 °C, 350 °C in 400 °C ter reakcijskih časih 30, 60, 90 in 120 min. Produkti omenjene pretvorbe so bili plinska, oljna, vodna in trdna faza. Najvišji izkoristek oljne faze smo dobili pri 300 °C in 30 min (73,04 %), zato smo pri teh pogojih dodatno izvedli še hidrotermično pretvorbo predhodno ekstrahirane bučne pogače s Soxhletovo ekstrakcijo (odstranitev maščob iz materiala). Ugotovili smo, da s povečevanjem temperature in reakcijskega časa naraščajo izkoristki plinskih faz (4,12 % do 27,92 %), medtem ko izkoristki oljnih (od 73,04 % do 55,34 %) in vodnih faz (od 16,41 % do 10,40 %) upadajo. Izkoristki trdnih faz pa so se gibali med 5 % in 7 %. Med vsemi rezultati najbolj odstopajo rezultati s prehodno obdelano bučno pogačo s petroletrom, kjer smo po hidrotermični razgradnji določili tudi najnižji izkoristek oljne faze (45,42 %) in najvišjo vsebnost TC v vodni fazi (25,81 g/L). Z GC-MS analizami oljnih faz smo ugotovili, da prevladujejo spojine, ki vsebujejo dušik (metil pirazin, 2-pirolidon, indol, oktadekanamid), medtem ko te spojine pri trdnih fazah s temperaturo in časom izginjajo iz FTIR spektrov. S povečevanjem temperature in podaljševanjem reakcijskega časa se rahlo zmanjšuje tudi koncentracija furfuralov v vodnih fazah, medtem ko so bile na splošno vsebnosti TC v vodnih fazah kar visoke (med 11 in 26 g/L). Najvišjo HHV vrednost (28,63 MJ/kg) v oljnih fazah pa smo določili pri 400 °C in 60 min. Z GC-MS analizami plinskih faz smo ugotovili, da pri vseh temperaturah in časih prevladuje ogljikov dioksid, katerega delež se s povečevanjem temperature znižuje, medtem ko se deleži drugih plinov, kot so metan, etan, propan, izobutan, zvišujejo. Na podlagi rezultatov smo ugotovili, da hidrotermična pretvorba bučne pogače prestavlja uspešen in okolju prijazen pristop za pridelavo sekundarnih produktov, ki se lahko ponovno uporabijo.
Keywords: odpadna biomasa, bučna pogača, pod- in nadkritična voda, hidrotermični procesi, biogoriva
Published in DKUM: 05.09.2025; Views: 0; Downloads: 42
Full text (3,15 MB)

Abstract: V magistrskem delu je predstavljena učinkovitost hidrotermične ekstrakcije pri podkritičnih pogojih za separacijo vrednih spojin iz bele omele (Viscum album), ki, kot parazitska rastlina, predstavlja odpadno biomaso. Preučili smo vpliv procesnih parametrov: temperature (100, 125, 150 in 180 °C), razmerja med materialom in topilom (1:10 ter 1:5) in časa ekstrakcije (10, 30 in 60 minut) na izkoristek ekstrakcije, sestavo in aktivnost ekstrakta. Najvišji izkoristek ekstrakcije smo dosegli pri pogojih 150 °C, trajanju 60 minut in razmerju 1:10, kjer je znašal 46,73 %. Dokazali smo, da imajo vsi ekstrakti bele omele antioksidativno aktivnost. Najvišja antioksidativnst (34,32 %) je bila izmerjena pri ekstraktu pri razmerju 1:5, temperaturi 125 °C in času 60 minut. Ugotovili smo, da ima temperatura ključno vlogo pri ohranjanju protivnetne aktivnosti rastlinskih ekstraktov. Najvišjo protivnetno aktivnost so dosegli ekstrakti, pridobljeni pri 100 °C (od 77,79 % do 88,70 %), ne glede na razmerje med materialom in vodo, pri čemer je bila aktivnost stabilna tudi ob daljši ekstrakciji. Vsebnost celokupnih fenolov v ekstraktih je bila močno odvisna od temperature, časa ekstrakcije in razmerja material:voda. Pri razmerju 1:10 je bil najvišji izkoristek (4,1 mg GA/g) dosežen pri 150 °C in 60 minutah. Pri krajših časih in višjih temperaturah pa je bila vsebnost nižja zaradi možne toplotne degradacije. Vsebnost celokupnih flavonoidov v ekstraktih je bila močno odvisna od temperature in časa ekstrakcije. Pri razmerju 1:10 je bil najvišji izkoristek (3,4 mg QU/g) dosežen pri 150 °C po 60 minutah. Krajši časi pri višjih temperaturah so pokazali nižjo vsebnost (od do), kar nakazuje na možno toplotno degradacijo spojin. Določevali smo tudi antihiperglikemično aktivnost pri ekstraktih, ki so pri razmerju 1:5 pokazali visoko stopnjo aktivnosti. Najvišjo antihiperglikemično aktivnost smo dosegli pri razmerju 1:5, procesnimi pogoji 150 °C ter 60 min, in je znašala 81,81 %. S HPLC analizo smo ugotavljali prisotnost določenih fenolnih spojin v ekstraktih. Ugotovili smo prisotnost petih pomembnih fenolnih spojin (klorogenske kisline, kofeinske kisline, epikatehina, epigalokatehin galata in galne kisline) ter kofeina in prišli do zaključka, da je dvostopenjska ekstrakcija (kjer smo material predhodno obdelali s CO2) v tem primeru kazala manjšo prisotnost komponent, kar je kazalo na toplotno občutljivost fenolnih spojin. Z ekstrakcijo z nadkritičnim CO2 smo ekstrahirali proste maščobne kisline in olja. V ekstraktih smo zasledili palmitinsko kislino, linolejsko kislino, oleinsko kislino in druge. Ugotovili smo, da dvostopenjska ekstrakcija omogoča boljši izkoristek pri nadaljnji ekstrakciji s podkritično vodo, zlasti pri razmerju 1:10, kjer se kaže visoka protivnetna aktivnost. Kljub temu se pri višjih temperaturah in daljšem času učinkovitost zmanjša zaradi degradacije spojin. Pri razmerju 1:5 dvostopenjska metoda izboljša protivnetne, ne pa tudi antihiperglikemične aktivnosti ekstraktov.
Keywords: bela omela, ekstrakcija, podkritična voda, nadkritični CO2, bioaktivne komponente
Published in DKUM: 06.05.2025; Views: 0; Downloads: 32
Full text (3,10 MB)

Abstract: This study addresses the inherent shortcomings of poly (lactic acid) (PLA), a biodegradable polymer widely used in industries such as packaging and biomedical applications. The principal challenge of PLA resides in its low crystallinity, which detrimentally affects its mechanical properties and thermal stability. Additionally, PLA is prone to water and hydrolysis, which compromises its chemical resistance and can lead to degradation over time. To overcome surmount these limitations, the study focuses on the development of hybrid films through the blending of PLA with poly (l-lactide-co-ethylene adipate) (pLEA) block copolymers. The objective is to augment the crystallinity, mechanical performance, and chemical resistance of the resulting materials. The study employs a range of analytical techniques, including Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), Polarised Light Microscopy (PLM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), and Thermogravimetric Analysis (TGA), to thoroughly characterize the copolymers and blend films. By systematically selecting blending ratios and processing methodologies, the study demonstrates enhancements in the properties of the resultant hybrid films compared to neat PLA. Specifically, the structure of films significantly changed from amorphous to crystalline in a short duration - 5 min, of annealing., leading to better tensile strength, modulus and reduced wettability, which are crucial for applications requiring durability and resistance to environmental factors. Films made from 30 wt% of pLEA 97.5/2.5 with 70 % of PLA by fast cooling exhibited outstanding mechanical properties, with a tensile strength 20 MPa higher than that of neat PLA films. Additionally, the chemical resistance may be improved, as evidenced by a decrease in wettability by approximately 15° and a reduction in the polar component of the surface free energy by about 7 mN/m. Hydrophobic, water-repellent materials resist penetration by water and other polar solvents, reducing exposure to corrosive substances and enhancing chemical resistance through barrier protection. Overall, this research addresses the limitations of PLA through innovative copolymerization and blending strategies, offering valuable insights into optimizing the material's properties for various practical applications.
Keywords: biopolymers recycling, polylactic acid, subcritical water, lactic acid, carboxylic acids, gaseous products
Published in DKUM: 01.04.2025; Views: 0; Downloads: 9
Full text (170,70 KB)