Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: V zadnjih letih narašča zanimanje za učinkovito izrabo naravnih virov, kot so zdravilne divje rastline in zelišča, ter njihovo pretvorbo v dragocene sestavine. Med njimi izstopajo plodovi gloga (Crataegus spp.), ki zaradi svojih bioaktivnih lastnosti in možnih zdravilnih učinkov veljajo za posebej obetavne. V magistrskem delu smo raziskali postopek separacije vrednih spojin iz gloga (Crataegus spp.) z uporabo podkritične vode. Ocenili smo vpliv različnih procesnih parametrov, kot so temperatura, tlak in čas ekstrakcije, na izkoristek ekstrakcije in sestavo produktov (fenolne spojine, flavonoidi, maščobne kisline, ogljikovi hidrati, antioksidativna aktivnost). Izvedli smo tudi konvencionalno ekstrakcijo z organskimi topili, s katero smo določili vsebnost maščobnih kislin v materialu. Ekstrakcije so bile izvedene pri različnih temperaturah (130 °C, 150 °C, 170 °C in 190 °C), časih ekstrakcije (15, 30 in 60 minut) ter razmerjih med glogom in vodo (1:10 in 1:5). Najvišji izkoristek ekstrakcije (50,14 %) je bil dosežen pri 190 °C, 15 minutah in razmerju 1:10. Pri enakih pogojih sta bili doseženi tudi najvišji vsebnosti totalnih fenolov (57 mg GA/g materiala) in flavonoidov (4,5 mg QU/g materiala). Najvišja vsebnost celokupnih ogljikovih hidratov (220 mg/g materiala) je bila določena pri 170 °C, 60 min in razmerju 1:10. Najvišja antioksidativna aktivnost (33 %) je bila dosežena pri 190 °C, 60 minutah in razmerju 1:5. HPLC analiza je pokazala največje vsebnosti katehina in epikatehina, pri višjih temperaturah pa tudi epigalokatehin galata (EGKG). Prisotni so bili tudi kvercetin, izokvercetin in kavna kislina. Izvedena je bila tudi FTIR spektroskopija mletega materiala in trdnih produktov ekstrakcije. V oljnem ekstraktu, ki smo ga pridobili s konvencionalno ekstrakcijo sta bili najbolj zastopani linolna in oleinska kislina, zaznane pa so bile tudi palmitinska, stearinska in arahidonska kislina. Metoda ekstrakcije z uporabo podkritične vode kot topila tako predstavlja okolju prijaznejši pristop za izolacijo vrednih spojih iz gloga, saj se s tem izognemo uporabi organskih topil, ki so pogosto toksična in zahtevajo dodatne korake pri odstranjevanju.
Ključne besede: glog, podkritična voda, separacija, bioaktivne spojine, biomasa
Objavljeno v DKUM: 23.09.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 17
Celotno besedilo (5,41 MB)

Opis: 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.
Ključne besede: odpadna biomasa, bučna pogača, pod- in nadkritična voda, hidrotermični procesi, biogoriva
Objavljeno v DKUM: 05.09.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 47
Celotno besedilo (3,15 MB)

Opis: Neposredna uporaba kmetijskih in lesnih ostankov kot goriva je običajno otežena zaradi njihovih slabih energetskih lastnosti. Torefikacija je metoda, ki nam pomaga pri nadgradnji biomase v izdelek z izboljšanimi energetskimi lastnostmi. Namen diplomskega dela je preučiti procese torefikacije biomase, adsorpcije kovin na toreficirano biomaso in adsorpcije vlage na surove ter toreficirane vzorce. Dokazati moramo, da se lastnosti toreficirane biomase razlikujejo od originalne biomase. Najprej izvedemo torefikacijo našega vzorca pri različnih temperaturah, nato analiziramo izgubo mase in izkoristek mase. Na vzorec, toreficiran pri najvišji temperaturi, adsorbiramo kovine. Vse pridobljene vzorce analiziramo s termogravimetrično analizo, FTIR analizo in merimo njihove zgornje kurilne vrednosti. Rezultati kažejo, da so lastnosti toreficirane biomase močno odvisne od temperature torefikacije. Med procesom torefikacije se ne izgublja samo masa biomase, ampak tudi energijska vsebnost, ki se sprošča v obliki hlapov. Vendar se v plinasto fazo izgubi več mase kot energije. Ta pojav povzroči višjo kurilno vrednost toreficirane biomase. Zaradi dehidracijskih reakcij, ki potekajo med torefikacijo, je adsorpcija vlage toreficirane biomase zelo omejena. Te reakcije preprečujejo vezavo vodika v biomasi z vodo, zato je vsebnost vlage precej manjša v primerjavi z vsebnostjo vlage v surovi biomasi.
Ključne besede: biomasa, torefikacija, adsorpcija, termogravimetrična analiza, FTIR analiza, zgornja kurilna vrednost
Objavljeno v DKUM: 09.09.2024; Ogledov: 61; Prenosov: 32
Celotno besedilo (5,27 MB)

Opis: Skozi zgodovino se je ves svet ukvarjal s pridobivanjem energije in njeno oskrbo ter posledično razvojem goriv. Zaradi postopnega izčrpavanja zalog fosilnih goriv, tehnološkega napredka in vse večjih okoljskih vprašanj so začela prihajati v ospredje alternativna goriva, ki jih je mogoče črpati na bolj učinkovit in trajnosten način. Energija iz biomase danes predstavlja enega bolj obetavnih obnovljivih virov energije (OVE) v Sloveniji, eni najmanjših držav v Evropi. Med obstoječimi tehnologijami za izboljšanje kakovosti biomase predstavlja proces torefikacije odpadne biomase ambiciozno tehniko predhodne obdelave biomateriala, ki lahko bistveno izboljša lastnosti surove biomase tako, da dobimo ekološko in energetsko sprejemljivejši energent. Toreficirana oz. termično obdelana biomasa je hidrofobna, odporna na biorazgradnjo in primerna za skladiščenje. Pomembna prednost toreficirane biomase je tudi v tem, da ima manjšo žilavost od lesa, kar omogoča lažje mletje in aplikacijo tega biomateriala v industrijske namene. Čeprav so prednosti uporabe toreficirane biomase na svetovni ravni že raziskane in priznane, torefikacija v Sloveniji še ni poznana. V nadaljevanju doktorska disertacija obravnava proces torefikacije odpadne biomase tipične v Sloveniji z namenom proizvesti trdno biogorivo, ki ima višjo kurilno vrednost kot surova biomasa in je tudi hidrofobno: energetska rastlina miskantus (M), ostanek hmelja po žetvi (H), odpadni mešani (MWW) in hrastov les (OWW), odpadno blato iz komunalnih čistilnih naprav (SS), mešane komunalne odpadke (MSW) in njihove mešanice. Torefikacija odpadne lignocelulozne in ne-lignocelulozne biomase je potekala v temperaturnem območju med 200 °C in 300 °C, v inertni ali pol-inertni atmosferi, od nekaj minut do nekaj ur. Na surovih in termično obdelanih biomaterialih so bile izvedene standardne fizikalno-kemijske analize, s katerimi je bila raziskovana odpadna biomasa kvantitativno in kvalitativno ovrednotena (proksimativna in elementna analiza, masni in energijski izplen, faktor izboljšav kurilne vrednosti, indeks stopnje torefikacije itd.). Z infrardečo spektroskopijo s Fourierjevo transformacijo (FTIR) je bila določena struktura vzorcev, s termogravimetrično analizo (TGA in DTG) pa je bila določena termična razgradnja surovih in obdelanih biomaterialov. Pridobljeni podatki so bili analizirani z dvema kinetičnima modeloma: Friedman (FR) in Kissinger-Akahira-Sunose (KAS). Na koncu je bila še izračunana energetska donosnost procesa torefikacije, določene so bile emisije toplogrednih plinov (TGP) in določeni so bili plini, ki se sprostijo med procesom. Ugotovljeno je bilo naslednje: z naraščajočo temperaturo in/ali daljšanjem procesa torefikacije se masni in energetski izpleni vseh raziskovanih vzorcev nižajo, kurilne vrednosti (HHV) se višajo. Delež kisika v vzorcih se zmanjša, prav tako se zniža delež hlapljivih komponent, medtem ko se deleži ogljika in fiksnega ogljika zvišajo. Prav tako se delež lignina v lignoceluloznih vzorcih viša z višanjem temperature, deleža celuloze in hemiceluloze pa se nižata. Temperatura torefikacije ima večji vpliv na proces kot čas torefikacije, pri čemer je optimalna temperatura procesa pri približno 260 °C. To je bilo potrjeno tudi z indeksom stopnje (TSI) torefikacije in EMCI indeksom. Nadalje je FTIR analiza pokazala, da imajo tako surovi kot termično obdelani vzorci funkcionalne skupine tipične za lignocelulozne in ne-lignocelulozne vzorce. Termogravimetrična analiza je pokazala, da se večina obravnavanih vzorcev razgradi v temperaturnem območju do 550 °C. Med samo torefikacijo pa se je sprostilo največ CO2 plina. Obravnavi vzorci odpadne biomase se na podlagi dobljenih rezultatov lahko uporabijo kot možno alternativno biogorivo. Več raziskav in analiz na tem področju je še potrebnih.
Ključne besede: obnovljivi viri energije, torefikacija, odpadna biomasa, kurilna vrednost, emisije TGP
Objavljeno v DKUM: 06.05.2024; Ogledov: 246; Prenosov: 135
Celotno besedilo (35,92 MB)

Opis: Magistrsko delo zajema preračun toplotnih obremenitev po standardu SIST EN 12831:2004, za katerega je določena notranja temperatura po standardu SIST EN ISO 7730 206. Na podlagi dejanske temperature okolice za območje objekta je po tehnični smernici o učinkoviti rabi energije določen časovno odvisen COP toplotne črpalke zrak–voda za tri kurilne sezone (2020/2021, 2021/2022 in 2022/2023). Primerjava izračunanih toplotnih obremenitev, ki upoštevajo projektno zunanjo temperaturo s toplotnimi obremenitvami, ki temeljijo na dejanskih temperaturah, je pokazala, da izračuni, ki temeljijo na projektni zunanji temperaturi, ne prikazujejo dejanske toplotne obremenitve objekta. Podana je primerjava porabe električne energije idealnega in dejanskega COP števila. Z izračunanimi vrednostmi toplotnih obremenitev je določena poraba lesne biomase, ki je primerjana s porabo električne energije pri uporabi toplotne črpalke. Zaradi števila COP je toplotna črpalka energetsko učinkovitejši sistem ogrevanja. Za dobljeno porabo obeh energentov so bile določene emisije. Primerjava emisij je pokazala, da ogrevanje z lesno biomaso v primerjavi z ogrevanjem s toplotno črpalko prispeva k manj CO2 in za uporabnika predstavlja nižji strošek.
Ključne besede: toplotna obremenitev, električna energija, lesna biomasa, toplotna črpalka, emisije
Objavljeno v DKUM: 27.03.2024; Ogledov: 282; Prenosov: 47
Celotno besedilo (5,70 MB)