Technologické a materiálové využitia biomasy
Názov: Výskum a vývoj v oblasti technologického a materiálového využitia biomasy
V rámci pracovného balíka budú vytipované produkty metabolizmu anaeróbnych mikroorganizmov. Jedným z procesov bude acetón-butanol-etanolová fermentácie a s tým spojená produkcia vodíka. Práca bude zameraná i na skríning nových producentov, ich metabolizmus a optimalizáciu fermentačných procesov so zameraním sa na zvýšenie výťažkov procesu a objemových produktivít napr. s využitím imobilizovaných systémov.
Vývoj progresívnych technológií na báze fyzikálno-chemického rozkladu
Obnoviteľné suroviny, ktorých hlavným predstaviteľom sú lignocelulózové suroviny, majú úplne iné elementárne zloženie (obsah prvkov CHNSO), ako majú fosílne suroviny. Fosílne suroviny sa vyznačujú vyšším obsahom H, C a podstatne nižším obsahom O ako je tomu pri rastlinných surovinách. Lignocelulózové suroviny sa pri určitom zjednodušení skladajú najmä z aromatickej časti (lignín) a zo sacharidickej časti (celulóza, hemicelulózy). Aromatické zložky LCS nie je problém premeniť (skvapalniť) na biopalivá. Problém konverzie lignocelulózových surovín na biopalivá spôsobujú len sacharidy, vzhľadom na ich vysoký obsah kyslíka.
Technológie, ktorými je možné znížiť obsah kyslíka sa všeobecne nazývajú v odbornej literatúre ako termochemické, alebo termokatalytické - účinkom zvýšených teplôt a tlakov, v prítomnosti alebo aj bez aditív, dochádza k chemickým zmenám v štruktúre spracovávanej suroviny.
Problematika spracovania lignocelulózových surovín alebo biomasy tlakovými procesmi sa v odbornej literatúre dlhodobo študuje, a preto jedným z cieľov pracovného balíka je aj zhrnúť druhy chemických reakcií, ktoré prebiehajú pri takýchto technológiách, a pokúsiť sa objasniť tvorbu produktov, ktoré takto vznikajú. Väčšina termochemických procesov je čiastočne už preskúmaná a v niektorých prípadoch sa tieto používajú aj priemyselne. Pracovný balík je preto zameraný na najmenej preskúmaný proces z tejto skupiny, t.j. tlakové skvapalňovanie lignocelulózových surovín v hydrotermálnych podmienkach. Pod tým sa rozumie skvapalňovanie lignocelulózovej suroviny vo vode, bez alebo aj v prítomnosti aditív (katalyzátorov).
Riadenie a optimalizácia procesu dezintegrácie lignocelulózových materiálov
V rámci tejto časti pracovného balíka plánujeme rozpracovať high-tech riešenia nových progresívných a nízko energetických konštrukcií strojov určených na mechanickú úpravu a zušľachtenie biologických surovín na základe optimalizácie tvaru energonosiča, energetických nákladov na výrobu, na základe optimálnych podmienok v procese jeho dopravy a spaľovania. Aktuálnosť zámeru aktivity dokazuje neustály záujem o produkovanie energonosičov, zvyšovanie počtu užívateľov kotlov na biomasu za účelom výroby tepla, ako aj neustály nárast produkcie energonosičov na Slovensku. Náplň aktivity bude zameraná najmä na eliminovanie uvedených problémov. Najlepším spôsobom pre preskúmanie parametrov zhutňovania a ich vplyvu na zhutňovací proces je jednoznačne výroba funkčného modelu, na ktorom bude možné vykonávať merania parametrov procesu zhutňovania. Toto považujeme za veľmi pragmatický spôsob zisťovania vplyvov rôznych parametrov na proces zhutňovania a zhotovenie funkčného modelu ako aj vykonanie experimentov si kladieme ako jeden z najvýznamnejších cieľov aktivity. Pri vyhodnocovaní vykonaných experimentov vykonáme energetickú analýzu procesu zhutňovania. Jej cieľom bude zistenie vzájomných súvislostí jednotlivých parametrov procesu zhutňovania, tým budeme poznať zaťaženie zhutňovacieho stroja pri danom materiáli. Na základe tohto budeme vedieť vykonať správne dimenzovanie konštrukcie zhutňovacieho stroja, zvoliť vhodný pohon s minimálnym príkonom. Stroj teda nebude predimenzovaný ani poddimenzovaný a zabezpečíme tým najnižšie prevádzkové náklady na jednotku produkcie zhutňovacieho stroja. V rámci energetickej analýzy vykonáme analýzu tvarov energonosičov, ktoré sú vhodné pre produkciu s ohľadom na zabezpečenie dlhšej životnosti strojov, energetickej účinnosti pri výrobe, minimalizovaní nákladov na jednotku produkcie a pod.
Koordinátor: Doc. Ing. Ľudovít Jelemenský, DrSc.
Tel.: +421 (2) 59 325 250
Email: ludovit.jelemensky@stuba.sk