1. Optimizacija postopka hidrotermične razgradnje olupkov ananasa ( ananas comosus ) za pridobivanje sekundarnih surovin : magistrsko deloAna Marija Črešnar, 2025, magistrsko delo Opis: Ananas je trajnica družine Bromeliaceae, katere plodove konzumirajo po vsem svetu. Velja za eksotično sadje prijetnega okusa in arome, ki se uživa samostojno ali pa se uporablja v različnih produktih. Vendar pa s predelavo ananasa pridelamo tudi velike količine odpadkov, od 25 do 35 % teže sadja, ki lahko povzročajo veliko obremenitev za okolje in onesnaženje.
Konvencionalne in nekonvencionalne ekstrakcije so se izkazale kot učinkovite metode za procesiranje odpadkov ananasa. Med nekonvencionalnimi ekstrakcijskimi tehnikami največ zanimanja vzbujajo hidrotermični postopki za procesiranje biomase, saj pri teh postopkih sočasno potekajo reakcije razgradnje odpadne biomase s podkritično vodo in separacijo razgradnih produktov. Podkritična voda se nanaša na tekočo vodo pri temperaturi in tlaku pod kritično točko (Tc = 374,15 ºC, Pc = 22,1 Mpa).
Glavni namen magistrske naloge je bil načrtovanje in optimizacija postopka izolacije vrednih spojin iz ananasovih olupkov z uporabo metode odzivinih površin z zasnovo Box-Behnkenovega načrtovanja. Hidrotermično razgradnjo olupkov ananasa smo izvedli pri različnih pogojih, kjer smo spreminjali tri parametre: temperaturo (180, 200, in 220 ºC), čas (15, 30 in 45 min) in razmerje topilo-material (10:1, 20:1 in 30:1 mL/g).
Ugotovili smo, da so optimalni pogoji za ekstrakcijo sladkorjev, derivatov sladkorjev, celokupnih ogljikovih hidratov in totalnih fenolov pri temperaturi: 200 ºC, času 30 min in razmerju topilo-material 20:1 mL/g. Največji vpliv na ekstrakcijo vrednih spojin s subkritično vodo imata temperatura in čas, saj se z višanjem temperature ekstrahira večja količina vrednih spojin. Večinoma smo v razgradnih produktih iz odpadnih olupkov ananasa, zaznali visoke vrednosti antioksidativne aktivnosti (od 54,5 do 78 %) ter vsebnosti fruktoze (od 15,10 do 18,20 mg/ g ekstrakta), glukoze (od 14,40 do 18,31 mg/ g ekstrakta) in totalnih fenolov (od 90,50 do 156,90 mg/ g ekstrakta). Ključne besede: ekstrakcija s subkritično vodo, ananas (Ananas comosus), analiza razgradnih produktov, HPLC, antioksidativnost, derivati sladkorja Objavljeno v DKUM: 03.03.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 9
Celotno besedilo (7,93 MB) |
2. Morphological, surface and thermal properties of polylactic acid foils, melamine-etherified resin, and polyethylene terephthalate fabric during (bio)degradation in soilOlivija Plohl, Alen Erjavec, Lidija Fras Zemljič, Alenka Vesel, Maja Čolnik, Mojca Škerget, Yee Van Fan, Lidija Čuček, Gregor Trimmel, Julija Volmajer Valh, 2023, izvirni znanstveni članek Ključne besede: plastic materials, (bio)degradation, soil, surface chemistry, thermal properties, surface zeta potential Objavljeno v DKUM: 28.02.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 3
Celotno besedilo (10,81 MB) |
3. Hydrolytic decomposition of corncobs to sugars and derivatives using subcritical waterMaja Čolnik, Mihael Irgolič, Amra Perva, Mojca Škerget, 2025, izvirni znanstveni članek Opis: Corncobs are a widespread and renewable by-product of corn cultivation that are typically considered waste or low-value material. Corncobs contain hemicellulose, cellulose, and lignin, which can be converted into valuable products using suitable techniques. Subcritical water is increasingly used as a green medium for the extraction of valuable components from biomass, as it has many advantageous properties (high yield, pure extracts, shorter times) compared to other organic solvents. For this reason, subcritical water was used in this study to extract valuable components from corncobs at different temperatures (150–250 °C) and reaction times (10–60 min). During the decomposition of corncobs, numerous valuable products are formed in the aqueous phase depending on the temperature and reaction time. In addition to sugars and their derivatives, phenolic compounds were also formed, which are of great importance in numerous applications. It was found that at low temperatures (150–170 °C) the hemicellulose in the corncobs begins to decompose and, in particular, the sugars (glucose, xylose, arabinose, and galactose) are initially formed in the aqueous phase. Higher temperatures (200 and 250 °C) are more favorable for the decomposition of corncobs into valuable components. The yield of sugars increases with temperature due to the degradation of the cellulose content of the lignocellulosic biomass. At the same time, several new valuable products (furfural, 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), 1,3-dihydroxyacetone, levulinic acid, and formic acid as well as phenolic components) are formed through the degradation of lignin and the further degradation of sugars. The most important products are certainly the furfurals, which are central platform compounds. The highest furfural content was reached at 200 °C and 60 min and accounted for almost half of all components in the aqueous phase (472.01 ± 5.64 mg/g dry extract). These biomass-derived sugars and derivatives can be used in the production of fuels, pharmaceuticals, biodegradable polymers, and surfactants. Ključne besede: corncobs, subcritical water, biomass, valuable compounds, sugar derivates Objavljeno v DKUM: 07.02.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 5
Celotno besedilo (2,41 MB) |
4. Priprava vaniljevih ekstraktov in karakterizacija komponent : magistrsko deloMatej Keber, 2024, magistrsko delo Opis: Vanilija je dragocena in redka tropska rastlina, ki uspeva samo na določenih pordročjih. Njeni plodovi za zorenje potrebujejo od 7 do 9 mesecev, nakar sledi še skoraj polletni postopek ''sušenja'' (angl. curing). Med sušenjem plodovi oziroma stroki razvijejo značilno aromo vanilije, ki je svetovno ena najbolj prepoznavnih in uporabljenih.
Zaradi same redkosti, dolgotrajnega procesa pridobivanja in obdelave, je cena vaniljevih strokov visoka. Temu primerno je za industrijo zelo pomembno optimizirati pogoje pridobivanja vaniljevega ekstrakta, ocenitev njegove kvalitete in tudi obstojnosti.
Pred uporabo vaniljevih strokov kot surovine, je potrebno preveriti njihovo kvaliteto oziroma sestavo, ki je zelo odvisna od geografskega področja rasti in obdelave. V ta namen smo določili optimalne pogoje ekstrakcije po Soxhletu in z ultrazvokom, s čimer smo pridobili laboratorijsko reprezentativne ekstrakte kot predoceno in kriterij sprejemljivosti za industrijski proces.
Za analizo pridobljenih ekstraktov, smo v nalogi razvili in validirali metodo tekočinske kromatografije. Z njo smo kvalitativno in kvantitativno spremljali ključne komponente vaniljevega ekstrakta (vanilin, p-hidroksibenzaldehid, p-hidroksibenzojska kislina in vanilinska kislina). Razvita metoda nudi hiter in kakovosten vpogled v sestavo vaniljevega ekstrakta.
Z metodo plinske kromatografije (HS-SPME) smo spremljali tudi hlapne komponente v vaniljevih strokih, s čimer dobimo vpogled predvsem v starost strokov. Slednje smo nadgradili z identifikacijo in primerjavo hlapnih komponent v svežih strokih in strokih, ki smo jih izpostavili neprimernim skladiščnim pogojem. Identificiranim komponentam smo dodali senzorični opis in stopnja vpliva na senzorični profil.
Za zaključek smo s tekočinsko kromatografijo spremljali tudi obstojnost pripravljenih vaniljevih ekstraktov pri različnih skladiščnih pogojih. Ključne besede: vanilija, vanilin, Soxhletova ekstrakcija, ultrazvočna ekstrakcija, tekočinska kromatografija, HS-SPME. Objavljeno v DKUM: 04.02.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 17
Celotno besedilo (5,05 MB) |
5. Razgradnja polikarbonata (PC) v podkritični vodiŠpela Lepoša, 2024, diplomsko delo Opis: Uporaba plastike v vsakdanjem življenju drastično raste. Z večanjem količine plastičnih izdelkov se sorazmerno povečuje tudi število plastičnih odpadkov, kar predstavlja velik problem z vidika varovanja okolja. Razgradnja plastike v naravnem okolju je zelo počasen proces, zato raziskovalci iščejo metode za razgradnjo plastičnih mas, z namenom pridobitve dragocenih surovin, ki so primerne za nadaljnjo uporabo. Ena izmed pogosteje uporabljenih plastik je tudi polikarbonat (PC), ki se uporablja za proizvodnjo raznih izdelkov.
Namen in cilj diplomskega dela je bil raziskati razgradnjo plastike iz PC v podkritični vodi in ugotoviti, katere uporabne produkte lahko pridobimo iz nje. Za proces razgradnje PC smo uporabili visokotlačni in visokotemperaturni šaržni reaktor. Eksperimente smo izvajali pri temperaturi 250 °C in reakcijskih časih 60 in 120 min, medtem ko smo pri temperaturah 300 in 350 °C reakcije izvajali pri 5, 15, 30, 60 in 120 min. Kot produkte hidrotermične razgradnje smo dobili oljno, plinsko, vodno in trdno fazo. Največji izkoristek oljne faze smo dosegli pri 350 °C po 15 min in je znašal 97,7 %. Pri 250 °C je najvišje izkoristke dosegla trdna faza, ki je predstavljala nerazgrajeno plastiko iz PC, zato se je izkazalo, da je temperatura 250 °C prenizka za uspešno razgradnjo.
Analize oljne in plinske faze smo izvedli z metodo plinske kromatografije s plamensko ionizacijskim detektorjem (GC-FID), vodnim fazam smo določili totalni ogljik (TC) s TOC analizatorijem medtem ko smo trdne faze analizirali s Fourierjevo transformacijo z infrardečo spektroskopijo (FTIR). V oljni fazi smo določili tri glavne razgradne produkte: bisfenol A (BPA), 4-izopropilfenol in fenol. Maksimalni izkoristek BPA (40,9 %) smo dosegli pri 250 °C in 120 min, kar lahko pripišemo začetni razgradnji PC v glavni monomer BPA. S podaljševanjem reakcijskega časa in z naraščajočo temperaturo je izkoristek BPA upadal, zaradi pretvorbe v nadaljnje komponente (fenol in 4-izopropilfenol). V plinski fazi so bili poleg CO2 prisotni večinoma alkani in alkeni. Z naraščajočo temperaturo in podaljševanjem reakcijskega časa je naraščalo število prisotnih komponent v plinski mešanici, kot posledica razpada daljših ogljikovodikov na krajše.
Ugotovili smo, da je hidrotermična razgradnja PC uspešna metoda in predstavlja alternativni pristop recikliranja plastike iz PC, s katerim lahko pridobimo vredne razgradne produkte, ki so primerni za nadaljnjo uporabo. Ključne besede: hidrotermična razgradnja, polikarbonat, podkritična voda, kemijsko recikliranje, BPA Objavljeno v DKUM: 18.09.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 39
Celotno besedilo (2,70 MB) |
6. Decomposition and fragmentation of conventional and biobased plastic wastes in simulated and real aquatic systemsOlivija Plohl, Lidija Fras Zemljič, Alen Erjavec, Noemi Sep, Maja Čolnik, Yee Van Fan, Mojca Škerget, Annamaria Vujanović, Lidija Čuček, Julija Volmajer Valh, 2024, izvirni znanstveni članek Opis: Plastics play a crucial role in our daily lives. The challenge, however, is that they become waste and contribute to a global environmental problem, increasing concerns about pollution and the urgent need to protect the environment. The accumulation and fragmentation of plastic waste, especially micro- and nanoplastics in aquatic systems, poses a significant threat to ecosystems and human health. In this study, the decomposition and fragmentation processes of conventional and biobased plastic waste in simulated water bodies (waters with different pH values) and in real water systems (tap water and seawater) are investigated over a period of one and six months. Three types of plastic were examined: thermoplastic polyethylene terephthalate and thermoset melamine etherified resin in the form of nonwovens and biobased polylactic acid (PLA) in the form of foils. Such a comprehensive study involving these three types of plastics and the methodology for tracking degradation in water bodies has not been conducted before, which underlines the novelty of the present work. After aging of the plastics, both the solid fraction and the leachate in the liquid phase were carefully examined. The parameters studied include mass loss, structural changes and alterations in functional groups observed in the aged plastics. Post-exposure assessment of the fragmented pieces includes quantification of the microplastic, microscopic observations and confirmation of composition by in situ Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy. The leachate analysis includes pH, conductivity, turbidity, total carbon and microplastic size distribution. The results highlight the importance of plastic waste morphology and the minor degradation of biobased PLA and show that microfibers contribute to increased fragmentation in all aquatic systems and leave a significant ecological footprint. This study underlines the crucial importance of post-consumer plastic waste management and provides valuable insights into strategies for environmental protection. It also addresses the pressing issue of plastic pollution and provides evidence-based measures to mitigate its environmental impact. Ključne besede: polylactic acid, polyethylene terephthalate fabric, melamine etherifed resin fabric, aquatic environment, fragmentation, waste disposal Objavljeno v DKUM: 09.09.2024; Ogledov: 73; Prenosov: 23
Celotno besedilo (3,73 MB) Gradivo ima več datotek! Več... |
7. Eco friendly functional finishes of polyester fabric using keratin from wool and feather wastesLidija Fras Zemljič, Maja Čolnik, Darinka Fakin, Tanja Pušić, Vanessa Wendy Bračko, Tjaša Kraševac Glaser, Mojca Škerget, 2024, izvirni znanstveni članek Opis: This research showcases the use of hydrothermally extracted solutions from poultry feathers and wool as ecofriendly and versatile textile finishes. These solutions, derived from waste biomass containing the keratin
biopolymer, were obtained through environmentally conscious hydrothermal degradation processes. Initially,
the study focused on analysing the chemical parameters and properties of both dialysed and non-dialysed solutions extracted from feathers and wool. The investigation tracked primarily the presence of keratin within these
solutions. Upon application to polyester textiles as the reference material, the presence of these solutions on the
fabric surface was confirmed successfully. A thorough physicochemical analysis of the treated textiles involved
various analytical techniques. These encompassed surface composition analysis via X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR), assessment of wettability through Contact Angle measurements, determination of surface charge using surface zeta
potential, and examination of the thermal and flame-retardant properties via Differential Scanning Calorimetry
(DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), and calorimetric tests. In addition, the colour, UV radiation transmission and antioxidant activity were evaluated using standard tests.
The remarkable effects of the treatment have been observed in the exceptional antioxidative action, fire
resistance, UV protection and enhanced hydrophilicity of these innovative multifunctional textiles. This
approach holds significant implications across research, economics and society, enriching Material Science by
deepening the understanding of materials and their multifaceted properties. Moreover, it promotes resource
efficiency, opens new sustainable textile market prospects, and contributes to social impact by supporting
environmental sustainability, engaging communities and ensuring health and safety benefits. Ključne besede: poultry feathers and wool, hydrothermal extraction, polyester, finishing, green, multifunctionality Objavljeno v DKUM: 03.09.2024; Ogledov: 43; Prenosov: 18
Celotno besedilo (1,87 MB) Gradivo ima več datotek! Več... |
8. Degradation of waste tetra pak packaging with hydrothermal treatment in sub-/supercritical waterMihael Irgolič, Maja Čolnik, Petra Kotnik, Mojca Škerget, 2024, izvirni znanstveni članek Ključne besede: hydrothermal degradation, waste packing, tetra pak, subcritical water, subcritical waste, chemical recycling, one-stage process, two-stage process, product analysis Objavljeno v DKUM: 16.07.2024; Ogledov: 88; Prenosov: 26
Celotno besedilo (2,12 MB) |
9. Comparative study of hydrothermal decomposition of virgin and recycled polypropyleneMihael Irgolič, Maja Čolnik, Petra Kotnik, Lidija Čuček, Mojca Škerget, 2023, izvirni znanstveni članek Opis: Plastics are widely used due to their versatile properties and numerous applications. However, the proper management of plastic waste is a major challenge, even though it is recyclable. The process of repeated recycling can cause the quality of the material to decrease as unwanted contaminants and pollutants increase. This can affect the chemical recycling of plastics at the end of their life and the recovery of secondary products that can be used in other applications. In this study, the chemical degradation of virgin polypropylene (vPP) and recycled polypropylene (rPP) was investigated in supercritical water at a temperature of 450 °C and a reaction time of 15 to 240 min. The oil phase was the primary decomposition product and was obtained in high yield, which reached a maximum after 30 min of reaction time and was 96.9 % for vPP and 94.5 % for rPP. The results of our study show that there are some differences in the product composition depending on which material (vPP or rPP) is chemically recycled. Ključne besede: virgin polypropylene, plastics, chemical degradation, chemical recycled Objavljeno v DKUM: 18.04.2024; Ogledov: 235; Prenosov: 5
Celotno besedilo (1,65 MB) Gradivo ima več datotek! Več... |
10. Kemijsko recikliranje PLA plastičnih odpadkov s hidrotermičnimi postopki : magistrsko deloEma Šušteršič, 2024, magistrsko delo Opis: Polimlečna kislina oz. PLA je popolnoma biološko razgradljiv polimer, ki velja za enega najbolj obetavnih polimerov na biološki osnovi in predstavlja odlično alternativo plastiki na osnovi nafte. Njen osnovni gradnik je mlečna kislina, ki nastane s fermentacijo sladkorjev pridobljenih iz obnovljivih virov. Namen magistrske naloge je bil preučiti recikliranje odpadne plastike iz PLA z uporabo podkritične vode, ki predstavlja zeleno in perspektivno tehnologijo. Preučili smo pridobitev tako glavnih (monomer PLA- mlečna kislina) kot tudi sekundarnih produktov (različne organske kisline). Eksperimente smo izvajali z dvema različnima materialoma PLA, in sicer osnovno PLA in odpadno PLA pri različnih temperaturah (180, 200, 250 in 300 °C), različnih reakcijskih časih (10, 20, 30 in 60 min) in v različnih atmosferah (dušik in zrak). Po reakciji razgradnje smo kot produkt dobili tri faze (trdno, vodno in plinasto fazo). V vseh primerih smo najvišje izkoristke dosegli v vodni fazi, medtem ko so se izkoristki trdne faze z zviševanjem temperature in reakcijskega časa, tekom reakcije razgradnje zniževali, izkoristki plinov pa naraščali. Glavni produkt razgradnje PLA je mlečna kislina, ki smo jo analizirali s HPLC metodo. Optimalni pogoji za pridobitev najvišje koncentracije mlečne kisline pri razgradnji osnovne PLA smo dosegli pri 250 °C in 30 min in je v zračni atmosferi znašala 43,6 mg/mL (87,2 %), medtem ko smo v dušikovi atmosferi pridobili malenkost nižjo koncentracijo mlečne kisline in sicer 43,4 mg/mL (86,6 %). Pri razgradnji odpadne PLA smo v vodni fazi zasledili nižje koncentracije mlečne kisline, saj odpadna PLA vsebuje tudi primesi in aditive, ki po reakciji ostanejo v trdnem ostanku. V vodni fazi smo v manjših koncentracijah pridobili tudi ocetno, mravljično, akrilno, oksalno in propanojsko kislino. Pri povišani temperaturi (300 °C) pa se mlečna kislina in sekundarni produkti pričnejo razgrajevati v pline. Vodni fazi smo določili tudi vsebnost totalnega ogljika (TC). Najvišjo koncentracijo TC smo določili pri razgradnji osnovne PLA (24,9 mg/mL) pri 250 °C in 30 min v zračni atmosferi . Na koncu smo s pomočjo FTIR analize okarakterizirali še trdni preostanek, ki je nastal po reakciji. Ključne besede: bioplastika, polimlečna kislina (PLA), mlečna kislina, recikliranje, hidrotermična razgradnja, podkritična voda Objavljeno v DKUM: 02.04.2024; Ogledov: 318; Prenosov: 6
Celotno besedilo (3,70 MB) |