Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: Cilj diplomske naloge je obravnava procesa torefikacije odpadne biomase in karakterizacija nastalih produktov. Za predstavnike odpadne biomase so bili izbrani tri različni vzroci, in sicer miskantus, mešan les ter hmelj. Cilj naloge je proizvesti trdno biogorivo z višjo kurilno vrednostjo v primerjavi s surovo biomaso. Proces torefikacije je potekal eno uro pri treh različnih temperaturah, 250 °C, 350 °C in 450 °C. Produkte smo nato kemijsko karakterizirali. Karakterizacijo smo izvedli na trdnih in tekočih produktih torefikacije ter tudi na surovih vzorcih posameznih biomas. Ovrednotili smo masne izgube, masne izkoristke, energijsko učinkovitost, doprinos energije glede na maso, kurilne vrednosti, vsebnost hlapnih snovi, vlage in pepela. S Fourierjevo transformacijo (FTIR) je bila določena struktura vzorcev, s termogravimetrično analizo (TGA) pa termična razgradnja surove in toreficirane biomase. Z naraščanjem temperature torefikacije se kurilne vrednosti trdnih produktov višajo, nižje pa so vrednosti masnih izkoristkov, energetske učinkovitosti ter delež hlapnih komponent. FTIR analiza prikazuje razgradnjo celuloze, ki jo zaznamo z zmanjšanimi vrhovi, z eliminacijo manjših vrhov pa opazimo delno ragradnjo hemiceluloze in lignina. Zvišanje temperature je povzročilo zmanjšanje moči karboksilnih in -OH skupin. V surovi biomasi zaznamo prisotnost aromatskih spojin, simetrične alifatske skupine ter CO-C funkcionalne skupine, ki jih v primerjavi s toreficirano biomaso več ne zaznamo. TGA analiza je bila izvedena v kisikovi atmosferi pri konstantni hitrosti segrevanja v temperaturnem območju 30-900 °C. Ob višjih temperaturah je pokazala oksidacijo fiksnega ogljika, izhlapevanje težko hlapnih snovi ter razgradnjo anorganskih materialov. Glede na rezultate analiz je razvidno, da so trdni produkti primerni za uporabo kot biogorivo, medtem ko je v tekočih produktih delež vode previsok.
Ključne besede: obnovljivi viri energije, odpadna biomasa, hmelj, torefikacija, kurilna vrednost, termogravimetrična analiza, miskantus, les
Objavljeno v DKUM: 09.09.2024; Ogledov: 38; Prenosov: 19
Celotno besedilo (3,57 MB)

Opis: Zaradi vse večjega števila prebivalstva, širjenja industrije in pospešene gospodarske rasti se poraba električne energije eksponentno povečuje. Večina elektrike je še vedno proizvedena iz neobnovljivih virov energije, predvsem iz fosilnih goriv. Ravno tako se na odlagališčih, v naravi in v morju kopiči vse več odpadkov, ki niso ali ne morejo biti reciklirani. S proizvodnjo sintetičnega plina iz trdnih komunalnih odpadkov, bi pripomogli k proizvodnji energije, ki bi vsaj delno pomagala ohranjati okolje. Namen magistrske naloge je bila simulacija proizvodnje sinteznega plina z računalniškim programom Aspen Plus pri različnih sestavah vhodnih surovin in primerjava simulirane proizvodnje z dejansko proizvodnjo v industriji. V prvem delu smo izvedli simulacijo s katero smo preverili točnost sistema. V drugem delu smo spreminjali razmerje trdnih komunalnih odpadkov in lesne biomase na vtoku v proizvodnjo. Ugotovili smo, da so trdni komunalni odpadki in lesna biomasa bolj donosni kot zemeljski plin. Na sintezno pozitivno vpliva večja količina trnih komunalnih odpadkov in manjša količina vodne pare.
Ključne besede: sintezni plin, trdni komunalni odpadki, simulacija, Aspen Plus, lesna biomasa
Objavljeno v DKUM: 24.04.2024; Ogledov: 269; Prenosov: 60
Celotno besedilo (7,13 MB)

Opis: Keratin je fibrilarna strukturna beljakovina, ki jo najdemo v različnih telesnih tkivih živali in ljudi. Ta tkiva vključujejo volno, perje, lase, nohte, kljun, luske itd. V zadnjih nekaj letih je keratin zaradi svojih ugodnih kemijsko-fizikalnih lastnosti vzbudil veliko zanimanja na področju biomedicine, farmacije (npr. tkivno inženirstvo) in kozmetike. Nekatere vire keratina je mogoče pridobiti praktično brezplačno, saj mnogi predstavljajo odpadno biomaso ali ostanke v različnih vrstah industrije. Dober primer sta mesna in perutninska industrija, kjer se po vsem svetu proizvedejo velike količine volne in odpadnega perja. Po statističnih podatkih ameriške organizacije za prehrano in kmetijstvo (FAO) je svetovna proizvodnja mesa leta 2018 dosegla kar 342 milijonov ton. To pomeni, da je bila proizvedena tudi zelo velika količina odpadne biomase, bogate s keratinom. Ob prikladnosti nizke cene teh s keratinom bogatih virov z njihovo ponovno uporabo koristimo tudi okolju, saj bi sicer te odpadne proizvode sežgali (kar bi povečalo vsebnost ekvivalentov CO2 v ozračju), zakopali ali odložili na odlagališčih. V okviru magistrske naloge smo izvedli izolacijo keratina z alkalno hidrolizo iz odpadne ovčje volne in perutninskega perja. Kot alkalni medij smo uporabili vodno raztopino NaOH različnih koncentracij (30 mg/ml, 40 mg/ml in 50 mg/ml). Poskusi so bili izvedeni pri različnih reakcijskih časih (1 h, 2 h in 3 h) in obratovalnih temperaturah (50 °C, 65 °C in 80 °C). Nadalje smo raziskali vpliv teh treh vhodnih spremenljivk na molekulsko maso keratina in izkoristek izolacije z metodo odzivnih površin (Box-Behnken). Po alkalni hidrolizi je bil reakcijski produkt bistra in oranžna kapljevina. V mešanici po reakciji je bila še zmeraj prisotna majhna količina nerazgrajenega začetnega materiala, zlasti pri nizkih temperaturah (50 °C) in nizkih koncentracijah NaOH (aq) (30 mg/ml). Izkoristek izolacije je bil relativno nizek in se je gibal med 41,68 % in 66,69 % v primeru volne ter med 38,94 % in 55,20 % v primeru perja. Najvišji izkoristek izolacije iz volne (66,69 %) je bil dosežen pri 50 °C, 3 h in 40 mg/ml, najvišji izkoristek izolacije iz perja (55,20 %) pa pri 50 °C, 2 h in 50 mg/ml. Molekulske mase produktov (keratina) smo določili s pomočjo SDS-PAGE elektroforeze. V večini primerov so bile molekulske mase enakomerno porazdeljene po celotnem pasu od 4,6 kDa do 315 kDa, vendar je bila prevladujoča od 8 kDa do 40 kDa. Ugotovili smo, da višja temperatura (80 °C) in višja koncentracija NaOH (aq) (50 mg/ml) zmanjšata molekulsko maso keratina v vzorcih. Vsi vzorci iz volne in perja so pokazali relativno nizko antioksidativno aktivnost (največ 22,19 %) in negativen zeta-potencial. Opravili smo tudi meritve velikosti delcev in konduktance vzorcev kot tudi analizo s FTIR spektrofotometrom. Rezultati tega dela kažejo, da sta volna in perje odličen vir keratinskih izolatov ter da alkalna hidroliza preučevane odpadne biomase predstavlja dober način prispevanja k čistemu okolju in krožnemu gospodarstvu.
Ključne besede: keratin, odpadna biomasa, alkalna hidroliza, volna, perje, beljakovine.
Objavljeno v DKUM: 23.10.2023; Ogledov: 561; Prenosov: 55
Celotno besedilo (8,62 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: 21
Celotno besedilo (3,06 MB)

Opis: Živimo v obdobju energetske krize in nenehnega onesnaževanja okolja. Večina odpadkov iz biomase se pusti na polju, da se ti naravno razgradijo, zavržejo na odlagališčih ali pa se sežgejo, posledica česar je resno onesnaževanje okolja, kot so emisije toplogrednih plinov in poslabšanje kakovosti zraka. Torej, običajno odpadno biomaso le zavržemo, medtem ko le-ta vsebuje bogate komponente, katere bi lahko ponovno uporabili. Koruzni storži so zraven koruzne lupine glavni stranski produkti koruze in se štejejo kot stranski proizvodi z nizkim dobičkom. Te vrste kmetijskih stranskih proizvodov so v naravi široko dostopne in obnovljive. Koruzni storž je, kot ostala lignocelulozna biomasa, sestavljen iz hemiceluloze, celuloze in lignina, ter z nizko vsebnostjo beljakovin in maščob. Ta rastlinska biomasa je industrijskega pomena, saj lahko s primernimi tehnikami iz nje pridobimo vredne spojine kot so glukoza, ksiloza, acetat, furfural, levulinska kislina, hidroksimetilfurfural ter lignin. Z uporabo podkritične vode, kot zelene tehnologije, smo iz koruznih storžev ekstrahirali te vredne komponente pri različnih reakcijskih pogojih, in sicer pri različnih temperaturah (150 °C, 170 °C, 200 °C in 250 °C) ter pri različnih reakcijskih časih (10 min, 30 min in 60 min). Pri tem smo preučili vpliv reakcijskih pogojev na izkoristke ekstrakcij, antioksidativno aktivnost, vsebnost totalnih fenolov, vsebnost celokupnih ogljikovih hidratov in vsebnost furfuralov, prav tako pa smo opravili tudi FTIR analizo. Ugotovili smo, da so izkoristki ekstrakcije s časom in temperaturo naraščali do 200 °C in 10 min, kjer smo dosegli tudi najvišji izkoristek. Z nadaljnjim podaljševanjem reakcijskega časa in višanjem temperature pa je izkoristek ekstrakcije pričel upadati. Z DPPH smo preučili antioksidativno aktivnost in pri tem smo ugotovili, da v vseh primerih vrednosti ne presežejo več kot 50 %. V splošnem antioksdiativna aktivnost narašča z naraščanjem temperature in podaljševanjem reakcijskega časa. Pri temperaturi 200 °C in reakcijskem času 60 minut smo zaznali najvišje vsebnosti totalnih fenolov (9,44 mg GA/g materiala), celokupnih ogljikovih hidratov (25 mg COH/g materiala) in furfuralov (694,59 mg furfuralov/g ekstrakta). S tem smo potrdili, da so koruzni storži res pomembna biomasa za proizvodnjo furfurala. Ti so organske molekule lignocelulozne biomase in so pomembni za pridobivanje topil, monomerov in farmacevtskih izdelkov. V nadaljevanju smo z FTIR analizo material pred in po separaciji vrednih komponent iz koruznih storžev ustrezno okarakterizirali, in potrdili prisotnost značilnih funkcionalnih skupin: alkoholna skupina, C-H skupina, alkenska skupina, acetilna skupina in izocianatna skupina.
Ključne besede: koruzni storži, podkritična voda, biomasa, vredne spojine, furfurali
Objavljeno v DKUM: 11.09.2023; Ogledov: 572; Prenosov: 60
Celotno besedilo (4,90 MB)