1. Thermogravimetric, kinetic and thermodynamic behaviour of raw and hydrothermally pretreated oil cakes during pyrolysis and TG-FTIR analysis of the gaseous productsAleksandra Petrovič, Sabina Vohl, Sven Gruber, Klemen Rola, Tjaša Cenčič, Lidija Čuček, Danijela Urbancl, 2025, izvirni znanstveni članek Opis: The pyrolysis of raw and hydrothermally (HTC) pretreated pumpkin (PC) and hemp (HC) oilseed cakes was investigated for the first time using thermogravimetric, kinetic and thermodynamic analyses. The influence of the HTC pretreatment and the type of reaction liquid (whey or water) on the pyrolysis was investigated and the pyrolysis gases were analysed. The HTC pretreatment increases the biochar yield with values of up to 44 wt.% compared to raw oil cakes (∼27 wt.%). The HTC pretreatment with whey resulted in a higher energy and biochar yield and better biochar properties than the pretreatment with water. The tested oil cakes provided comparable energy yields, although HC provided higher biochar yields, while PC biochar showed higher hydrophobicity. The kinetic modelling shows that the activation energies () for the pyrolysis of the raw oil cakes varied between 93.6 and 529.9 kJ/mol for PC and between 71.3 and 669.9 kJ/mol for the HC sample. HTC pretreatment in water media increased the values, while the use of whey led to a decrease in the values. TG-FTIR analysis of the emitted gases showed that the HTC treatment affected the release of CO2 and hydrocarbons as well as the pyrolysis mechanism and reaction pathways
Ključne besede: oilseed cake, hydrochar, pyrolysis, thermogravimetric analysis, kinetic analysis, gas emissions
Objavljeno v DKUM: 25.04.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 6
 Celotno besedilo (9,44 MB) |
2. Improving lignocellulosic and non-lignocellulosic biomass characteristics through torrefaction processMaja Ivanovski, Danijela Urbancl, Aleksandra Petrovič, Janja Stergar, Darko Goričanec, Marjana Simonič, 2022, izvirni znanstveni članek Opis: In this study, three locally available biomasses, namely miscanthus, hops, sewage sludge,
and additionally, their mixtures, were subjected to the torrefaction process to improve their fuel
properties. The torrefaction process was conducted at 250–350 ◦C and 10–60 min in a nitrogen
(N2) environment. The torrefaction temperature and time were studied to evaluate the selected
biomass materials; furthermore, heating values, mass and energy yields, enhancement factors,
torrefaction severity indexes (TSI), and energy-mass co-benefit indexes (EMCI) were calculated. In
addition, thermogravimetric (TGA) and Fourier transform infrared analyses (FTIR) were performed
to characterize raw and torrefied biomass under the most stringent conditions (350 ◦C and 60 min).
The results showed that with increasing torrefaction temperature and duration, mass and energy
yields decreased, and heating values (HHVs) increased for all studied biomasses. The results of the
TSI and EMCI indexes showed that the optimum torrefaction conditions were as follows: 260 ◦C
and 10 min for pure miscanthus and hops, whilst this could not be confirmed for the sewage sludge.
Furthermore, the combination of sewage sludge and the above-mentioned types of lignocellulosic
biomass exhibited better fuel properties than sewage sludge alone.
Ključne besede: lignocellulosic biomass, sewage sludge, torrefication, thermogravimetry, TSI
Objavljeno v DKUM: 10.04.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 7
Celotno besedilo (3,64 MB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
3. Cu(II) and Ni(II) adsorption on torrefied wood waste biomassMarjana Simonič, Darko Goričanec, Aleksandra Petrovič, Ilda Silić, Danijela Urbancl, 2025, izvirni znanstveni članek Opis: The aim of the research was to study the torrefaction processes of wood biomass, compare the product characteristics at different torrefaction temperatures, and assess both moisture adsorption on raw and torrefied samples, as well as metal (Cu(II) and Ni(II)) adsorption on torrefied biomass. The novelty of the research was to investigate whether the presence of adsorbed metals in torrefied biomass significantly affects the energetic properties of the torrefied biomass, compared to torrefied biomass without metals. First, wood samples were torrefied at temperatures of 250 °C, 350 °C, and 400 °C. Following torrefaction, thermogravimetric analysis (TGA) was performed to evaluate mass loss and thermal stability. Next, changes in surface functional groups were examined, and higher heating values (HHV) were measured to assess the energy content. The results showed that torrefaction significantly increased the hydrophobicity of the biomass, leading to reduced moisture adsorption and enhanced material properties. Additionally, the adsorption of Cu(II) and Ni(II) ions on torrefied biomass was investigated. The results showed that the adsorption efficiency for Cu(II) was higher, reaching 62.4%, compared to Ni(II) at 21.2%. The adsorption process followed a pseudo-second-order kinetic model, which indicated that chemisorption was the dominant mechanism.
Ključne besede: adsorption, torrefication, nitrogen atmosphere, metals
Objavljeno v DKUM: 12.03.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 5
Celotno besedilo (8,49 MB) |
4. Hydrothermal co-carbonization of sewage sludge and whey : enhancement of product properties and potential application in agricultureAleksandra Petrovič, Tjaša Cenčič, Lidija Škodič, Sabina Vohl, Lidija Čuček, 2023, izvirni znanstveni članek Ključne besede: hydrothermal co-carbonization, sewage sludge, cheese whey, product characterisation, potential application
Objavljeno v DKUM: 24.02.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 6
Celotno besedilo (5,11 MB) |
5. Valorization of biomass through anaerobic digestion and hydrothermal carbonization : integrated process flowsheet and supply chain network optimizationSanja Potrč, Aleksandra Petrovič, Jafaru Musa Egieya, Lidija Čuček, 2025, izvirni znanstveni članek Opis: Utilization of biomass through anaerobic digestion and hydrothermal carbonization is crucial to maximize resource efficiency. At the same time, supply chain integration ensures sustainable feedstock management and minimizes environmental and logistical impacts, enabling a holistic approach to a circular bioeconomy. This study presents an integrated approach to simultaneously optimize the biomass supply chain network and process flowsheet, which includes anaerobic digestion, cogeneration, and hydrothermal carbonization. A three-layer supply chain network superstructure was hence developed to integrate the optimization of process variables with supply chain features such as transportation modes, feedstock supply, plant location, and demand location. A mixed-integer nonlinear programming model aimed at maximizing the economic performance of the system was formulated and applied to a case study of selected regions in Slovenia. The results show a great potential for the utilization of organic biomass with an annual after tax profit of 23.13 million USD per year, with the production of 245.70 GWh/yr of electricity, 298.83 GWh/yr of heat, and 185.08 kt/yr of hydrochar. The optimal configuration of the supply chain network, including the selection of supply zones, plant locations and demand locations, transportation links, and mode of transportation is presented, along with the optimal process variables within the plant.
Ključne besede: anaerobic digestion, hydrothermal carbonization, supply chain optimization, process flowsheet optimization, mathematical programming
Objavljeno v DKUM: 07.02.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 7
Celotno besedilo (2,71 MB) |
6. Sustainable hydrothermal co-carbonization of residues from the vegetable oil industry and sewage sludge : hydrochar production and liquid fraction valorisationAleksandra Petrovič, Tjaša Cenčič, Jelena Parlov Vuković, Tomislav Jednačak, Silvo Hribernik, Sabina Vohl, Danijela Urbancl, Marina Tišma, Lidija Čuček, 2024, izvirni znanstveni članek Opis: In this study, the hydrothermal co-carbonization (co-HTC) of residues from the vegetable oil industry (pumpkin oil cake– PC, hemp oil cake– HC) and sewage sludge (SS) was investigated for the first time. The co-HTC was performed at 250 C and atreatment time of 5 h. The effects of the mass ratio of the feedstocks (1:1, 1:3 and 3:1) on the properties of the HTC products were investigated using various analytical methods (NMR, XRD, 3D-EEM, FTIR, etc.). The co-HTC of SS with oil cakes resulted in improved fuel properties of the hydrochar and an increase in C content from 36.9 to 53.7 wt%, and an increase in the higher heating value (HHV) from 14.8 to 23.6 MJ/kg. The combination with HC gave hydrochars with a higher HHV and higher C content than the combination with PC. The hydrochar yield varied in the range of 39.4–55.3 wt%. NMR analysis revealed a higher proportion of aliphatic (~60 %) than aromatic compounds (~35 %) in the hydrochars, as well as a high content of orthophosphate and unsaturated fatty acids. The liquid fractions were rich in nutrients and organic compounds, but toxic to aquatic organisms. The hydrochars and liquid fractions performed well in the germination test with plant species.
Ključne besede: hydrothermal co-carbonization, sewage sludge, vegetable oil industry residues, hydrochar, liquid fraction, valorisation
Objavljeno v DKUM: 17.01.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 10
Celotno besedilo (8,68 MB) |
7. Primerjava lastnosti produktov pridobljenih s hidrotermalno karbonizacijo in torefikacijo : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeMatej Zazijal, 2023, diplomsko delo Opis: V diplomskem delu smo želeli primerjati postopka hidrotermalne karbonizacije in torefikacije ter lastnosti končnih produktov. Surovini, ki smo ju toplotno obdelali, sta bili papirni in biološki mulj iz papirne industrije. Preverili smo tudi, kakšen je efekt predhodne obdelave mulja z alkoholnim kisom. Hidrotermalno karbonizacijo smo izvedli pri 250 °C z različnima reakcijskima časoma, in sicer 2 h in 4 h. Torefikacijo smo izvedli v atmosferi z dušikom in atmosferi z ogljikovim dioksidom, pri čemer smo vzorce enkrat segreli do 250 °C, drugič pa do 350 °C.
Analiza plinov, ki so se sproščali med torefikacijo, je pokazala, da je ogljikov dioksid tisti plin, ki nastaja v največji meri. Iz elementne analize je razvidno, da se delež ogljika v toplotno obdelanih vzorcih poveča, razmerje H/C in O/C pa se zmanjša. Razmerje goriva je dosti večje pri vzorcih, obdelanih s torefikacijo. Toplotna obdelava zviša kurilno vrednost. Nakisani vzorci so imeli po večini višjo kurilno vrednost. Z višjo temperaturo in daljšim časom obdelave praviloma dobimo oglje, ki ima višjo kurilno vrednost in energijsko gostoto. Največje masne in energijske izkoristke smo dobili pri torefikaciji na 250 °C, na izkoristek pa sta najbolj vplivala temperatura torefikacije in vrsta obdelovanega materiala. Glede na FTIR-spektre sklepamo, da so se celuloza, hemiceluloza in lignin med toplotno obdelavo v večini razgradili. Izmerili smo tudi vrednost pH in prevodnost ter določili vsebnost nutrientov v procesnih tekočinah, ki smo jih dobili s hidrotermalno karbonizacijo.
Ključne besede: termična obdelava, torefikacija, hidrotermalna karbonizacija, odpadki papirne industrije, analiza plinov, gorivne lastnosti
Objavljeno v DKUM: 15.01.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 43
Celotno besedilo (3,67 MB) |
8. Uporaba globoko evtektičnega topila pri procesu hidrotermalne karbonizacije : diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnjeNina Travnikar, 2024, magistrsko delo Opis: Namen magistrskega dela je bila termična obdelava konopljine pogače s hidrotermalno karbonizacijo (HTC). Namesto vode, ki se običajno uporablja kot tekoči reakcijski medij pri HTC procesu, smo za izvedbo eksperimentov uporabili globoko evtektično topilo (DES) - mešanico glikolne kisline in holin klorida (ChCl). Hidrotermalno karbonizacijo smo izvajali pri obratovalni temperaturi 200 °C in razmerju DES:voda 1:3. Preverili smo tudi vpliv spremembe temperature (170 °C), spremembe razmerja DES:voda (1:9) in dodatka katalizatorjev FeCl3 in FeSO4 na karakteristike hidro-oglja in procesne tekočine. Prav tako smo preučili vpliv same sestave DES topila na lastnosti HTC produktov, pri čemer smo uporabili dve različni razmerji glikolne kisline in ChCl (1:1 in 2:1). Produkte smo kemijsko karakterizirali in preverili možnost njihove uporabe za gorivo in v kmetijstvu. Karakterizacijo surovin in hidro-oglja smo izvedli z meritvijo kurilne vrednosti, elementarno analizo in FTIR analizo. Izvedi smo tudi proksimativno analizo s TGA analizatorjem, s katero smo določili vsebnost hlapnih snovi, pepela in fiksnega ogljika. V procesnih tekočinah smo izvedli meritve TOC, amonijev dušik, KPK, vsebnost skupnih fenolov, skupni dušik, KMK, genotoksičnost in strupenost za sladkovodne mikroorganizme. Z ICP-AES analizo smo preverili vsebnost kovin v procesnih tekočinah in hidro-oglju. Za preizkušanje možnosti uporabe hidro-oglja in procesne tekočine kot izboljševalca tal smo izvedli teste spremenljivosti za rastline z vrtno krešo.
Hidrotermalna karbonizacija z uporabo globoko evtektičnega topila je proizvedla hidro-oglje s povišano vsebnostjo ogljika, hlapnih snovi in višjo kurilno vrednostjo. FTIR analiza je pokazala spremembe v hidroksilnih in alifatičnih spojinah. V procesnih tekočinah smo zaznali povišanje vsebnosti TOC, KPK, skupnega in amonijevega dušika ter fenolnih spojin. Procesne tekočine niso genotoksične, vendar so pokazale strupenost do mikroorganizmov. Hidro-oglja so se izkazala kot primerna za uporabo kot izboljševalec tal v kmetijstvu, medtem ko procesna tekočina ni uporabna, zaradi nizkega pH in visoke prevodnosti.
Sestava DES topila, razmerje DES:voda ter sprememba temperature HTC torej pomembno vplivajo na fizikalno-kemijske lastnosti nastalih produktov. Dodatek katalizatorja se izraža tako v kemijski sestavi kot v povišani kurilni vrednosti hidro-oglja.
Ključne besede: hidrotermalna karbonizacija, globoko evtektično topilo, karakterizacija produktov, izboljševalec tal, biogorivo
Objavljeno v DKUM: 22.10.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 32
Celotno besedilo (2,69 MB) |
9. Obdelava odpadnih procesnih tokov farmacevtskega obrata : magistrsko deloNeža Šantl, 2024, magistrsko delo Opis: Magistrsko delom obravnava obdelavo odpadnih procesnih tokov farmacevtskega obrata z naslednjimi metodami obdelave: mikrofiltracija, centrifugiranje, centrifugiranjem z dodatkom kisline in termično obdelavo (hidrotermalna karbonizacija in torefikacija). Za mikrofiltracijo odpadnega micelija so določeni optimalni pogoji pri tlaku 2 bara in pretoku permeata 1,2 m3/h. Centrifugiranje kot metoda obdelave odpadnega micelija zahteva predolg obratovalni čas. Centrifugiranje z dodatkom kisline daje bolj perspektivne rezultate kot metoda predobdelave. Najvišji izkoristek termične obdelave s torefikacijo je 51,42 %, za hidrotermalno karbonizacijo pa 52,27 %. Oba navedena izkoristka sta dosežena pri eksperimentu z dodatkom klorovodikove kisline. Za hidrooglje z dodatkom prej omenjene kisline dosegamo vrednost HHV 31,06 MJ/kg. Trdni produkti so karakterizirani z metodama TGA in FTIR. Tekoči produkti pa z določitvijo karakterizacijskih parametrov (skupen dušik, skupni fosfati, KPK, N-NH4 , fosfatov in sulfatov) in florescenco. Metode dokazujejo visoko vsebnost huimskim kislinam podobnih komponent in aromtskih beljakovin.
Ključne besede: mikrofiltracija, termični odpadki, farmacevtskih odpadni procesni tokovi, hidrotermalna karbonizacija torefikacija
Objavljeno v DKUM: 15.10.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 42
Celotno besedilo (3,32 MB) |
10. Analiza energetskega potenciala odpadne hrane : diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnjeLana Gajšt, 2024, diplomsko delo Opis: Zaradi vedno večje količine odpadne hrane se pojavlja problematika odlaganja, obdelave in ponovne uporabe te hrane. Analize energetskega potenciala odpadne hrane so ključnega pomena v sodobnem svetu, saj poznavanje lastnosti odpadne hrane pomembno vpliva na njeno nadaljnjo predelavo s čimer se lahko zmanjša količina tovrstnih odpadkov in prepreči onesnaževanje okolja.
V diplomi smo analizirali energetski potencial naslednjih štirih vzorcev: češnjeve koščice, konopljino pogačo, ter pogači zlatega in navadnega lana. Izbrane vzorce smo karakterizirali pred in po njihovi termični obdelavi.
V prvem delu diplomske naloge smo analizirali osnovne značilnosti izbranih vzorcev, ki po predelavi v prehrambni industriji sodijo med odpadke. Določili smo njihovo vlažnost, kurilno vrednost, izračunali izgubo mase med postopkom sušenja, izvedli TGA (termogravimetrična analiza) in DTG (derivativna termogravimetrična analiza) meritve, izvedli nizkotemperaturno pirolizo v dušikovi atmosferi ter vzorce analizirali s FTIR spektroskopijo (Fourierjeva transformna infrardeča spektroskopija). Cilj tega dela je bil ugotoviti, kateri vzorec odpadne hrane ima največji potencial za energetsko izrabo .
Ugotovili smo, da imata pogači zlatega lana in navadnega lana, zaradi podobne kemijske strukture in posledično podobnih mehanskih ter kemijskih lastnosti, največji potencial za energetsko izrabo odpadne hrane. Njuna visoka kurilna vrednost in stabilnost po termični obdelavi ju uvrščata med najbolj obetavne materiale za pretvorbo odpadne hrane v energijo. Na ta način lahko pomembno prispevamo k zmanjšanju odpadkov in trajnostni rabi virov, kar je ključno za varovanje okolja in zmanjšanje ekološkega odtisa. Na drugi strani so rezultati kurilnih vrednosti konopljine pogače in koščice češnje bili manj potencialni oz. nižji. Za najnižjo energetsko bogato snov oz. vzorec se je izkazala koščica češnje.
Ključne besede: izkoriščanje odpadne hrane, gorivo, piroliza, zgornja kurilna vrednost
Objavljeno v DKUM: 05.09.2024; Ogledov: 82; Prenosov: 59
Celotno besedilo (3,54 MB) |
