ltx-parallax-layer
ltx-parallax-layer

Dizajn naprednih biokompozita iz energetski održivih izvora

ŠIFRA:

KK.01.1.1.04.0091
bio-kompoziti-logo-big

Biomasa

Živuća ili donedavno živuća materija, biljnog ili životinjskog podrijetla koja se koristi za proizvodnja biogoriva.

Biokompoziti

Kompozitni materijali koji u svom sastavu imaju prirodno ojačalo.

Biogoriva

Visokovrijedna kruta, tekuća i plinovita goriva dobivena iz biomase pomoću različitih procesa pretvorbe u različite tipove energije.

O projektu
Dizajn naprednih biokompozita iz energetski održivih izvora (BIOKOMPOZITI)
  • Šifra:
    Šifra:
    KK.01.1.1.04.0091
  • Trajanje:
    Trajanje:
    47 mjeseci
  • Ukupna vrijednost projekta:
    Ukupna vrijednost projekta:
    8.025.066,65 HRK
  • Iznos EU potpore:
    Iznos EU potpore:
    5.955.013,92 HRK
  • Javna sredstva:
    Javna sredstva:
    2.070.052,73 HRK

Dizajn naprednih biokompozita iz energetski održivih izvora (BIOKOMPOZITI) je projekt kojim će se dizajnirati i izraditi napredni biokompozitni materijali poboljšanih svojstava s širokom mogućnošću primjene u gospodarskom sektoru uz apsolutno iskorištavanje sirovine kroz proizvodnju biogoriva temeljenu na razvoju i primjeni novih tehnoloških rješenja.

Razvijeni inovativni proizvodi i tehnologije transferirat će se u znanstvene i poslovne sfere društva poštujući pri tome načela efikasnosti resursa i kružne ekonomije

KORISNIK

Sveučilište u Zagrebu Tekstilno-tehnološki fakultet

PARTNER

Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet

POSREDNIČKO TIJELO RAZINE 1

Ministarstvo znanosti i obrazovanja Republike Hrvatske

POSREDNIČKO TIJELO RAZINE 2

Središnja agencija za financiranje i ugovaranje programa i projekata Europske unije

Biokompoziti

Biokompoziti

Dizajnirat će se i izraditi napredni biokompozitni materijali dobiveni od biorazgradive polimerne matrice i energetski obnovljivih izvora, odnosno različitih stabljičnih vlakana koje čine ojačalo (u obliku vlakana ili tkanine) uz potpunu iskoristivost sirovine te transfer znanja, tehnologije i inovativnih materijala u akademski i gospodarski sektor, a prvenstveno u područje autoindustrije, građevine te bioekonomije u kojima postoji značajna potreba za rezultatima projekta.

U okviru projekta razvit će se napredni materijali manje težine, poboljšane čvrstoće i povećane otpornosti na gorenje uz zamjenu dosadašnjeg dugotrajnog postupka predobrade stabljičnih vlakana (maceracije) ekološki povoljnom i inovativnom metodom primjene biokatalizatora i mikrovalova.

Što su biokompoziti?

Biokompoziti su kompozitni materijali koji u svom sastavu imaju prirodno ojačalo (npr. biljna vlakna) i mogu biti: djelomično biorazgradljivi uz korištenje nerazgradive polimerne matrice poput plastomera (npr. polietilen, polipropilen) i duromera (npr. epoksi, poliester) ili mogu biti potpuno biorazgradljivi uz korištenje biorazgradive polimerne matrice poput obnovljivih biopolimera (npr. soja, škrob, celuloza) i biorazgradivih polimernih matrica na bazi fosilnih goriva (npr. alifatski kopoliester, poliesteramid).

Upotrebljavaju se kao održiva i ekološki prihvatljivija alternativa konvencionalnim polimernim kompozitima.

Biogoriva

Biogoriva

Ostatak od proizvodnje biokompozita postat će sirovina za razvoj novih tehnologija izrade peleta i proizvodnje bioplina čija će se energetska svojstva kontinuirano ispitivati sve do postizanja optimalnog tehnološkog rješenja.

Pri tome je važno istaknuti da biomasa kao ulazni parametar za proizvodnju biogoriva nije uvijek istog sastava s obzirom da se biljke korištene kao sirovina prikupljaju u različito doba godine i u različitim kombinacijama.

Međutim, različiti ulazni parametri povoljno utječu na transfer znanja i tehnologije u okviru kojeg će se patentirati barem 2 materijala i/ili tehnologije, potpisati barem 2 I&R sporazuma i objaviti minimalno 6 radova jer kombinacija različitih ulaznih parametara sadrži potencijal za više optimalnih rješenja ovisno o potrebnoj namjeni.

Što su biogoriva?

Biogoriva su visokovrijedna kruta, tekuća i plinovita goriva dobivena iz biomase pomoću različitih procesa pretvorbe u različite tipove energije.

Ovisno o vrsti biomase dijelimo ih na goriva prve, druge i treće generacije.

Prva generacija biogoriva dobiva se od jestivih sirovina.

Druga generacija biogoriva koristi široki raspon sirovina – od lignoceluloznih sirovina pa sve do krutog komunalnog otpada.

Treća generacija biogoriva odnosi se na biomasu alga.

Upotrebljavaju se u pometu ili za dobivanje toplinske i električne energije.

Sirovina za izradu

Sirovina

Sirovina za izradu naprednog materijala bit će samoniklo bilje Arundo donax L i Spartium junceum L te energetske kulture Sida hermaphrodita i Miscanthus x giganteus koje do sada, unatoč stvaranju velike količine biomase po jedinici površine potrebne za pretvorbu u zelenu energiju i minimalnim zahtjevima uzgoja, nisu korištene u navedene svrhe.

1. Odabir sirovina te uzgoj i prikupljanje poljoprivredne biomase

  • prikupljanje dovoljne količina samoniklih kultura za potrebe istraživanja
  • uzgoj samoniklih kultura za potrebe istraživanja
  • ispitivanje i utvrđivanje svojstva biljaka
  • statistička obrada podataka i interpretiranje rezultata

2. Izrada matriksa poboljšanih svojstava

  • predobrada stabljičnih vlakana inovativnim postupkom
  • prijava patenta inovativnog postupka maceracije
  • izrada tekstilno plošnog proizvoda u formi vlakna
  • izrada matriks poboljšanih svojstava
  • izrada vlakna s poboljšanim svojstvima
  • izrada prototipova kompozita
  • nabava istraživačke opreme
  • zapošljavanje novog istraživača

3. Proizvodnja biogoriva iz nusproizvoda novorazvijenim tehnološkim rješenjima

  • razvoj tehnološkog rješenja proizvodnje bioplina
  • proizvodnja bioplina
  • proizvednja peleta
  • analiza energetskih svojstava peleta

4. Transfer znanja i tehnologije

  • objava znanstvenih radova indeksiranih na platformi Web of science
  • izrada Studije provjere i zaštite intelektualnog vlasništva nad rezultatima projekta
  • podnošenje patentnih prijava
  • priprema i postpisivanje I&R sporazuma

5. Promidžba i vidljivost

  • izrada Plan diseminacije
  • izrada web stranice i promotivni materijali
  • organizacija i održavanje diseminacijske konferencija

6. Upravljanje projektom i administracija

  • Izrada Plan upravljanja
  • zapošljavanje adminstratora/administratorica
  • održavanje sastanaka

Razdoblje provedbe

Početak: 20.12.2019.

Izvršeno 100%

Završetak: 01.12.2023.

Biokompoziti u Eko Zoni

Arundo donax

Arundo

Arundo donax je visoki višegodišnji trst iz porodice trava. Jedna je od nekoliko takozvanih vrsta trske.

  • Karakteristike
    Karakteristike
    Stabljike su uspravne ili uzdignute, robusne i debele, premda su šuplje. Narastu oko 4 metra visine, premda mogu i dvostruko više.
  • Stanište
    Stanište
    Rasprostranjena je vrsta na području oko Sredozemlja i u zapadnoj Aziji, raste na vlažnim staništima, uz rijeke i kanale, u velikim skupinama.
  • Uzgoj
    Uzgoj
    Može se uzgajati kao ukrasna bilja i radi zaštite od jakog vjetra, no mogla bi postati invazivna. Razmnožava se vegetativnim putem, pomoću podanaka.
  • Etimologija
    Etimologija
    Latinski naziv roda Arundo bilo je ima za trsku kod starih pisaca. Na stranim jezicima nazivi su giant cane, Spanish cane, wild cane.
  • Upotreba
    Upotreba
    Stabljike mogu poslužiti za izradu ograda, nadstrešnica, kao potporanj za uzgoj rajčica i drugih povrtnih kultura, kao izvor celuloze radi proizvodnje papire.
  • Cvijet
    Cvijet
    Cvjetovi su gusto skupljeni u uspravne i rahle metličaste cvatove duge do 60 cm. Cvatu od kolovoza do prosinca.
Spartium junceum

Spartium

Latinsko ime biljke Spartium potječe od grčke riječi spartion koja je značila uže i trsku za pletenje, a porijeklo antičkog imena Splita izvedeno je od latinskog imena.

  • Karakteristike
    Karakteristike
    Kora je žutozelenkasta i plitko izbrazdana kod debla, grančice su svjetlozelene. Pupovi su spiralni, rijetki. Listovi su linearni, dugi 2-4 cm, široki 1-1,5 cm .
  • Stanište
    Stanište
    Prirodno raste na Mediteranu - u zemljama južne Europe, sjeverna Afrike i jugozapadne Azije, na sunčanim prostorima i suhoj, kršnoj zemlji, u makiji i kamenjarima.
  • Uzgoj
    Uzgoj
    Sjeme se sije u zaštićen prostor u kasnu zimu. Klija dobro i brzo, te kda biljka naraste presađuje se na željen sunčan prostor.
  • Etimologija
    Etimologija
    Latinsko ime Spartium potječe od grčke riječi spartion koja je značila uže i trsku za pletenje. Na španjolskom jeziku naziv je Spanish broom.
  • Upotreba
    Upotreba
    U narodnom travarstvu cvjetovi su se sakupljali te koristili kao kardiotonik i diuretik, međutim danas se biljka smatra nesigurnom za koristiti.
  • Cvjetovi
    Cvjetovi
    Cvjetovima su se punili jastuci i madraci, ili se od njih dobivala žuta boja za bojanje tkanina ili izrada pigmenta za slikarske boje,
Miscanthus giganteus

Miscanthus

Biomasa Miscanthusa se može koristiti u direktnom izgaranju isto kao i nafta, plin ili ugljen, može se preraditi u pelete/brikete ili usitnjeno za direktno izgaranje.

  • Karakteristike
    Karakteristike
    Miscanthus giganteus može se prilagoditi različitim uvjetima. Potrebno je da tlo bude dobro drenirano, a preporučeni pH je u rasponu od 5.5 do 8.
  • Stanište
    Stanište
    Zbog fitosanitarnih razloga rizome Miscanthus giganteusa potrebno je uzimati jedino iz europskih i mediteranskih zemalja.
  • Uzgoj
    Uzgoj
    Rizome je potrebno saditi na dubinu od 5 – 10 cm. Sadnja se odvija u kasno proljeće, nakon pojava mraza. Dušik, fosfor i kalij su tri ključna elementa za rast.
  • Etimologija
    Etimologija
    S obzirom da je Miscanthus x giganteus sterilni hibrid, usjev nije moguće podizati sjemenom već putem vegetativnih materijala.
  • Upotreba
    Upotreba
    Miscanthus giganteus uglavnom se koristi kao sirovina za kruta biogoriva . Može se izravno spaliti ili preraditi dalje u pelete ili brikete.
  • Prinos
    Prinos
    Ovisno o uzgojnim uvjetima, ukupan prinos suhe tvari kulture Miscanthus giganteus iznosi 15-25 t/ha, dok je u sjevernijim područjima prinos niži
Sida hermaphrodita

hermaphrodita

Sida hermaphrodita pripada porodici sljezovki  porijeklom iz SAD-a i Kanade. To je ne prehrambeni, celulozni usjev, s brzim rastom i jako razvijenim korijenovim sustavom.

  • Karakteristike
    Karakteristike
    Višegodišnja kultura koja ima prosječnu visinu od 1 – 4,5 metra. Listovi su dugi i šiljasti, sadrže 3 - 7 nepravilno nazubljenih režnjeva.
  • Stanište
    Stanište
    Tla na kojima Virginia Mallow prirodno uspijeva su relativno pjeskovita s prilično niskim sadržajem organske tvari, pH je neutralan do blago kiseo.
  • Uzgoj
    Uzgoj
    Sjeme se sije kroz zimu, a klije u rano proljeće. Cvatnja počinje rano u kolovozu i nastavlja dok se ne dogodi teški mraz.
  • Etimologija
    Etimologija
    Sida hermaphrodita (Virginia fanpetals, Virginia Mellow) pripada porodici sljezovki (Malvaceae) porijeklom iz SAD-a i Kanade.
  • Upotreba
    Upotreba
    Najvažnija primjena je kao biomasa za stvaranje biogoriva iz obnovljivih izvora energije Druga identificirana upotreba ove biljke je u industriji papira i celuloze.
  • Cvijet
    Cvijet
    Cvat se formira od mnogo bijelih cvjetova, a svaki cvijet sadrži 5 latica duljine 8 milimetara.

Uspješna provedba

Assortment

Uspješnom provedbom projekta će gospodarski sektor, proizvođači različitih područja, dobiti mogućnost ostvarivanja proizvoda dodane vrijednosti.

Do sada se biomasa iskorištavala direktnom primjenom energetskih biljaka, a ovim projektom će se interdisciplinarnim istraživanjem, prethodno izdvajati vrijedan produkt – vlakna koja predstavljaju sirovinu u proizvodnji vlaknima ojačanih kompozita. S druge strane, u proizvodnji vlaknima ojačanih kompozita je veliki problem stvarala velika količina otpadnog materijala (90%) koji se ovim projektom u potpunosti iskorištava za proizvodnju biogoriva.

Do sada se taj otpad nije iskorištavao jer je prethodno tretiran lužinom koja je onemogućavala njegovu daljnje korištenje. S obzirom da ovaj projekt predviđa razvoj novog ekološki povoljnog postupka predobrade, otpad će se moći koristiti za stvaranje bioenergije.

Prijenosom znanja iz jednog područja u drugo ulazna sirovina biomasa dobiva višenamjensko iskorištenje kroz proizvodnju biokompozita i bioenergije.

Kompozitni materijali imaju sve veći značaj u razvoju naprednih materijala jer se izborom različitih komponenti i njihovom ciljanom modifikacijom mogu znatno unaprijediti svojstva pojedinih materijala, a gotovom proizvodu dati završna svojstva prema gotovo svakom zahtjevu (smanjena gorivost, zaštita od UV zračenja, antimikrobna zaštita, vodoodbojna ili uljeodbojna svojstva i sl.) u ovisnosti o namjeni proizvoda i zahtjevima tržišta.

Ostatci iz proizvodnje biokompozita biti će istraživani kao potencijalne sirovine u proizvodnji bioplina i peleta.

Sadržaj ove web stranice isključiva je odgovornost Sveučilišta u Zagrebu Tekstilno-tehnološkog fakulteta i ni na koji se način ne može smatrati da odražava gledišta Europske unije.