Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

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: 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: Odpadno perje in volna predstavljata okolju škodljiv odpadek in zato zbujata zanimanje znanstvenikov za njuno predelavo v vredne produkte. Sestavljena sta v večini iz keratina, ki je koristen biorazgradljiv protein s širokim spektrom uporabe. Razvite so bile številne metode za ekstrakcijo kertina, med katerimi se je za hitro in enostavno izkazala kislinska hidroliza. V okviru diplomske naloge smo izvajali izolacijo keratina iz odpadnega perja in volne. Za razgradnjo perja in volne smo izbrali kislinsko hidrolizo z močnima kislinama HCl in H2SO4 pri temperaturah 80 in 90 °C, različnih koncentracijah raztopine (1 M, 3 M, 6 M) in reakcijskih časih 1 in 2 h. Nastale produkte po kislinski hidrolizi smo analizirali s FTIR spektroskopijo in potrdili prisotnost keratina. Molekulske mase smo določali s SDS-PAGE elektroforezo in so bile v območju od 3,5 do 18 kDa. Z merjenjem zeta potenciala smo ugotovili, da imamo nestabilne suspenzije keratina, kjer se delci gibljejo med 1100 in 8600 nm. Suspenzije keratina so pokazale antioksidativne aktivnosti med 25 in 50 % medtem ko pa so bile njihove električne prevodnosti v območju od 0,1 do 6 mS/cm. Ugotovili smo, da z višanjem temperature in koncentracije raztopine kisline dosežemo višji izkoristek keratinskega produkta. Kislinska hidroliza s HCl daje zelo nizke izkoristke (največ do 8 %), zato sklepamo, da je za hidrolizo primernejša H2SO4, kjer dobimo nekoliko višje izkoristke (največ do 17 %), ki pa so tudi precej nizki.
Ključne besede: odpadna biomasa, perje, volna, keratin, kislinska hidroliza
Objavljeno v DKUM: 20.09.2023; Ogledov: 365; Prenosov: 32
Celotno besedilo (3,06 MB)

Opis: Lupina granatnega jabolka vsebuje veliko vrednih komponent, ki so dobri tudi za naše zdravje. Namen diplomske naloge je bil preučiti izkoristke ekstrakcije lupin granatnega jabolka ter koncentracijo vrednih spojin v ekstraktih. Uporabili smo dve različni ekstrakcijski metodi, enostopenjsko ekstrakcijo s podkritično vodo in dvostopenjsko ekstrakcijo, kjer smo v prvi stopnji uporabili konvencionalno ekstrakcijo z vodo ali etanolom, v drugi stopnji pa smo ekstrakt pridobljen v prvi stopnji ponovno ekstrahirali v podkritični vodi. Cilj raziskave je bil pridobiti ekstrakte s čim višjo vsebnostjo elagne kisline. V ta namen smo preučili tudi možnost koncentriranja elagne kisline v ekstraktih s spiranjem ekstraktov z metanolom. Rezultati raziskav kažejo, da se izkoristek enostopenjske ekstrakcije lupin granatnega jabolka znižuje z višanjem temperature, pri tem pa se zvišuje izkoristek trdne faze v reakcijski zmesi, ki predstavlja netopni del. S pomočjo UV-Vis spektrofotometra smo določevali vsebnost totalnih fenolov in flavonoidov v ekstraktih. Ugotovili smo, da se pri zviševanju temperature v enostopenjski ekstrakciji vsebnost celokupnih fenolov in flavonoidov zmanjšuje. V vseh ekstraktih lupin granatnega jabolka smo zaznali visoko antioksidativno aktivnost (več kot 80 %). S tem lahko potrdimo visoko vsebnost antioksidativnih komponent v lupini granatnega jabolka. S pomočjo HPLC analize smo določili vredne komponente (elagna kislina, 5-HMF, 5-metilfurfural, furfural) v posameznih ekstraktih. Ugotovili smo, da dobimo pri dvostopenjski ekstrakciji višjo koncentracijo elagne kisline v ekstraktih, ko uporabimo v prvi stopnji kot topilo etanol (473,4 mg/g ekstrakta elagne kisline). Najvišjo vsebnost pa dobimo, ko ta ekstrakt koncentriramo še z metanolom in znaša 618,6 mg/g ekstrakta. V primeru enostopenjske ekstrakcije s podkritično vodo dobimo najvišjo koncentracijo elagne kisline v ekstraktu pridobljenem pri 250 °C in 3 min, in sicer 153 mg elagne kisline/g ekstrakta. Poleg elagne kisline smo v enostopenjski ekstrakciji analizirali tudi koncentracijo 5-HMF, furfurala in 5-metilfurfurala, ki pa so prisotni v bistveno nižjih koncentracijah.
Ključne besede: Granatno jabolko (Punica granatum L), totalni fenoli, totalni flavonoidi, elagna kislina, antioksidativnost, podkritična voda, biooglje, odpadna biomasa
Objavljeno v DKUM: 06.10.2021; Ogledov: 1344; Prenosov: 165
Celotno besedilo (2,81 MB)

Opis: Namen naloge je bil dolociti racionalno rabo vseh energentov na cistilni napravi Paloma d.d. Ob nakupu bolj kvalitetnih surovinah imamo manj odpada (rejektov) na finih grabljah. Varcevalni ukrepi s svežo tehnološko vodo v proizvodnji papirja (zapiranje krogotokov voda in krogotokov vlaken) pozitivno vplivajo tudi na varcevanje z energenti na celotni cistilni napravi. Z zmanjšanimi dotoki tehnološke odpadne vode se je obcutno znižala poraba kemikalij, ker v vodi ni prisotnih veliko papirnih vlaken se je zmanjšala kolicina flotata in s tem posledicno tudi odvozi dehidriranega tehnološkega mulja. Zaradi manjših obremenitev biološkega dela cistilne naprave imamo tudi manj odvoza biološkega mulja. V okviru projekta racionalne rabe elektricne energije, se je pokazala možnost za zamenjavo dveh puhal z enim zmogljivejšim puhalom. Meritve so pokazale, da je ekonomsko upravicena menjava puhala, saj bi se stroški nabave povrnili v 20,4 mesecih.
Ključne besede: racionalna raba energije, procesne naprave, tehnološka odpadna voda, flokulacija, koagulacija, biomasa, puhalo.
Objavljeno v DKUM: 18.05.2011; Ogledov: 2909; Prenosov: 338
Celotno besedilo (8,58 MB)