|
|
||||
|
|
||||
| Responsabil proiect: Dr. Chim Constantinescu Marius
Perioada: 2023 – 2026 ScopProiectul urmărește o abordare inovatoare pentru a transforma deșeurile agroindustriale în active ecologice și economice. Condus de o cerință a societății, „zero deșeuri”, proiectul De2Co își propune să aplice o abordare a economiei circulare, prin furnizarea unei tehnologii de valorificare a deşeurilor pentru echilibrarea balanței energetice a consumului intern al unei ferme. Proiectul are unicitate prin introducerea conştiinței ecologice de masă, ţintă – concept de tip 3.0: (i) NU se vor genera deşeuri solide şi/sau lichide, fără poluarea apei şi NU rezultă apă uzată; (ii) amprentă de CO2 diminuată sau ZERO; şi (iii) dezvoltare de produşi cu valoare adăugată. Alegerea temei de cercetare-dezvoltare, structurată pe patru ani de zile, este motivată de Legea privind decarbonizarea Sectorului Energetic în acord cu Planul Național de Redresare și Reziliență – Componenta C6. Energie, din cadrul Pilonului I. Tranziția verde (PNRR). Obiectivul privește decarbonizarea sistemului energetic și poluarea aerului, respectiv asigurarea tranziției verzi și a digitalizării Sectorului Energetic, prin promovarea producției de energie electrică din surse regenerabile, a eficienței energetice și a tehnologiilor viitorului. Stabilirea acestui obiectiv este motivat de faptul că în Sectorul Energetic, cărbunele (huila şi lignitul) este principalul responsabil de poluarea atmosferică, care include emisiile de gaze cu efect de seră (GES).
Schema de flux a obiectivelor proiectului ObiectiveProiectul reprezintă o soluție fezabilă de management eficient al unei ferme agroindustriale – creștere de animale și/sau culturi agricole în zona Sud-Vest Oltenia prin gestionarea sustenabilă a deşeurilor agroindustriale (gunoi de grajd; resturi de cereale) ca și materie primă. Pentru ca să fie maximizat procesul de atingere a obiectivelor/ţintelor fixate, studiul va beneficia de activități dinamice, calibrate specific, anume (i) conceptualizare, (ii) proiectare, (iii) procedurare, (iv) dezvoltare-preparare, (v) experimentare-testare, (vi) arbore de decizie şi (vii) diseminare. Obiectiv General este reprezentat de furnizarea unei tehnologii de valorificare a deşeurilor agroindustriale pentru echilibrarea balanței energetice a consumului intern al unei ferme – ȋn acord cu: domeniile și nișele cu potențial de specializare inteligentă la nivelul regiunii Sud-Vest Oltenia (Agro-alimentar/Nișele identificate – biocatalizatori; biofertilizatori; utilizarea produselor agricole în scopuri nealimentare; conservarea și protecția naturii), precum și Strategia Națională privind Schimbările Climatice și Creșterea Economică bazată pe emisii scăzute de carbon (CRESC), aprobată prin Hotărârea de Guvern nr. 739/2016, respectiv – încurajarea investițiilor în crearea de instalații pentru utilizarea gunoiului de grajd; încurajarea investițiilor pentru creșterea eficienței energetice a fermelor; încurajarea generării și utilizării energiei din surse regenerabile la scară mică. Argumentul principal în alegerea deşeurilor agroindustriale (gunoi de grajd şi resturi de cereale) ca studiu de caz, este legat de pericolul de poluare continuu pe acestea le generează, respectiv prin gestionarea deficitară a volumului în raport cu cererea de hrană animală din ce în ce mai ridicată. Obiectivele specifice
FazeAnul 2023 F1. Dezvoltarea de noi materiale poroase cu proprietăţi adsorbante prin transformarea deșeurilor agroindustriale Termen de predare: 14.07.2023 Obiective specifice: O1. Evaluarea potențialului unor deșeuri agroindustriale (exemple: biocompost, resturi cereale) ca materii prime în scopul obținerii unor materiale poroase ce pot fi utilizate ca adsorbanți sau suporturi catalitice; O2. Alegerea și optimizarea unor metode de extracție/obținere a materialelor poroase din deșeurile agroindustriale selectate; O3. Dezvoltarea metodelor de extracție/obținere a materialelor poroase din deșeurile agricole selectate; O4. Caracterizarea morfo-structurală a materialelor poroase (SEM, FTIR, difracţie de raze X, suprafață specifică, dimensiune pori). Rezultate preconizate: metodă de sinteză a noilor materiale poroase din deșeuri agroindustriale selectate; raport de testare și analiză pentru studiul experimental de producere a materialelor; articol tip ”review” privind potențialul de reciclare a unor deșeuri agroindustriale și utilizare ca materie primă pentru obținerea de noi materiale poroase cu plus-valoare în jurnal indexat ISI (categoria Q1 sau Q2) F2. Obținerea de biocombustibili şi produşi chimici rezultați ȋn urma proceselor de piroliză şi de gazeificare a deşeurilor agroindustriale Termen de predare: 31.12.2023 Obiective specifice: O1. Efectuarea de teste de pirolizǎ şi gazeificare a deșeurilor agroindustriale, cu investigarea condițiilor de proces precum temperatura, viteza de încălzire, timpul de reacție pentru a produce biocombustibili; O2. Investigații privind materia primă şi produşii de conversie pentru a evalua potențiale aplicații energetice şi de mediu; O3. Activarea, pe baza proprietăților fizico-chimice și compoziției probelor de biocǎrbune obținute prin piroliză şi gazeificare, pentru transformarea în cărbuni activi cu proprietǎți adsorbante şi structurale îmbunǎtǎțite şi evaluarea performanțelor energetice şi de mediu; Rezultate preconizate: studiu privind dezvoltarea şi optimizarea procesului de pirolizǎ şi gazeificare a deşeurilor agroindustriale pentru producerea de biocǎrbune şi cǎrbuni activi; studiu cu date de identificare a caracteristicilor optime ale materiei prime (densitatea, geometria și dimensiunea particulelor, grad de umiditate, conținut de produşi volatili) necesari obținerii de biocǎrbune şi cǎrbuni activi prin piroliză şi gazeificare; proceduri de activare a biocǎrbunelui produs din deşeuri agroindustriale pentru îmbunătățirea proprietățile structurale ale cărbunelui activat rezultat pentru potențiale aplicații de reducere a poluǎrii mediului; produs biocǎrbune; produs cǎrbune active; minim 1 articol – conferinţa națională/internațională; articol în jurnal cu FI din zonele Q1/Q2; cerere de brevet F3. Sinteza catalizatorilor utilizând ca suporturi materialele poroase și a nanocatalizatorilor din surse comerciale pentru studii comparative Termen de predare: 15.05.2024 Obiective specifice: O1. Sinteza catalizatorilor având ca suport materialele poroase din deșeurilor agroindustriale selectate; O2. Sinteza unor nanocatalizatori cu structură poroasă asemănătoare celor obținuți din deșeuri agroindustriale, utilizând materii prime comerciale pentru realizarea de studii comparative; O3. Caracterizarea materialelor catalitice din deșeuri agroindustriale și a nanocatalizatorilor obținuți din surse comerciale (SEM, FTIR, difracţie de raze X, suprafață specifică, dimensiune pori); O4. Analiza comparativă a datelor obținute Rezultate preconizate: studiu experimental privind dezvoltarea și optimizarea metodelor de sinteză a catalizatorilor; metodă de sinteză catalizatori obținuți utilizând materialele proroase ca suporturi catalitice; metodă de sinteză catalizatori obținuți din materii prime comerciale pentru studii comparative; produs – catalizatori obținuți utilizând materialele proroase ca suporturi catalitice; produs – catalizatori obținuți din materii prime comerciale pentru studii comparative; 1 articol în jurnal BDI; 1 articol în jurnal cu FI din zonele Q1/Q2; 1 lucrare prezentată la o conferință națională /internațională F4. Proiectare şi execuţie sistem integrat unitar de valorificare completă a deşeurilor agroindustriale pentru depoluare şi producere de biocombustibili şi substituenți de produşi chimici Termen de predare: 31.12.2024 Obiective specifice: O1. Proiectare şi realizare ansamblu cu element Peltier şi lentilă Fresnel pentru dezumidificare deṣeuri agroindustriale; O2. Proiectare şi realizare reactor de piroliză şi gazeificare; O3. Proiectare şi realizare coloană-cartuṣ; O4. Proiectare şi realizare sistem experimental dual pentru testarea materialelor ca adsorbanți/catalizatori în reacții în fază lichidă. Rezultate preconizate: sistem cu element Peltier şi lentilă Fresnel pentru dezumidificare deṣeuri agroindustriale; reactor de piroliză şi gazeificare; coloană-cartuṣ purificare gaz de piroliză şi/sau gazeificare; sistem experimental dual pentru testarea activitǎții şi selectivitǎții adsorbanților și catalizatorilor în reacții de reducere a poluanților rezultați din sectorul agroindustrial; dezvoltarea unei structuri automatizate de comandă şi control pentru ansamblul de dezumidificare + reactorul de piroliză şi gazeificare + coloanǎ-cartuṣ purificare gaz de piroliză şi gazeificare + sistem dual. Program: monitorizare şi control parametrii on-site şi/sau remote; parametrii de monitorizare sunt stocați folosind tehnologia blockchain pentru a asigura integritatea datelor; vizualizare şi control remote ȋn timp real sau vizualizare istoric utilizând Cloud computing technology (conform unei scheme de drepturi de acces); articol tip” review”; cerere de brevet F5. Testare şi obținere de biocombustibili prin procese de piroliză în sistemul experimental realizat Termen de predare: 15.07.2025 Obiective specifice: O1. Producerea de biocombustibili cu proprietǎți îmbunǎtǎțite din deşeuri agroindustriale folosind procesul de piroliză necatalitic/catalitic; O2. Evaluarea factorilor care determină instabilitatea biocombustibililor și a modalitǎților de stabilizare; O3. Investigarea efectelor catalizatorilor pe bazǎ de zeoliți şi oxizi metalici asupra calitǎții biocombustibililor; O4. Investigaţii specifice biocombustibililor dezvoltați prin piroliza catalitică şi necatalitică; O5. Dezvoltarea şi testarea selectivității în coloana-cartuṣ a cărbunelui activ obținut din reziduul solid, rezultat ȋn urma proceselor de piroliză; purificare selectivă biogaz de piroliză (CO2). Rezultate preconizate: studiu privind producerea şi îmbunǎtǎțirea calitǎții biocombustibililor obținuți prin piroliza deşeurilor agroindustriale cu evidențierea diferențelor care apar între catalizatorii utilizați în ceea ce privește reacțiile chimice de deoxigenare pe care le favorizează și influența conținutului de oxigen asupra randamentului şi calitǎții biouleiului; procedură de investigare a efectelor catalizatorilor pe bazǎ de zeoliți şi oxizi metalici asupra calitǎții biouleiului; procedură analiticǎ pentru stabilirea condițiilor optime de proces la scară de laborator care maximizează randamentul şi calitatea biouleiului produs şi de caracterizare a produşilor; produs – catalizatori MeO/zeolite; produs – bioulei de pirolizǎ ; produs – biogaz de piroliză; produs – biocărbune de piroliză; 1 lucrare prezentată la o conferință internațională; 1 articol în jurnal cu FI din zonele Q1/Q2; cerere de brevet. F6. Testare şi obținere de biocombustibili prin procese de gazeificare ȋn sistemul experimental realizat Termen de predare: 31.12.2025 Obiective specifice: O1. Dezumidificarea deṣeurilor agroindustriale (gunoi de grajd); O2. Producerea de biocombustibili cu proprietǎți îmbunǎtǎțite din deşeuri agroindustriale folosind procesul de gazeificare necatalitic/catalitic a deṣeurilor agroindustriale (gunoi de grajd); O3. Investigaţii specifice biocombustibililor dezvoltați prin gazeificare catalitică şi necatalitică; O4. Investigarea efectelor nanocatalizatorilor pe bazǎ de deṣeurilor agroindustriale asupra calitǎții biocombustibililor; O5. Dezvoltarea şi testarea selectivității în coloana-cartuṣ a cărbunelui activ obținut din reziduul solid, rezultat ȋn urma proceselor de gazeificare; purificare selectivă biogaz de gazeificare (CO2) Rezultate preconizate: raport de testare multiparametru; procedură de lucru; fișă de produs – biogaz catalitic şi necatalitic; fișă de produs – biocărbune; fișă de produs – cărbune active; 1 articol în jurnal cu FI din zonele Q1/Q2; cerere de brevet F7. Tehnologie sustenabilă de valorificare a deşeurilor agroindustriale pentru testarea materialelor ca adsorbanți şi/sau catalizatori în reacții în fază lichidă Termen de predare: 15.06.2026 Obiective specifice: O1. Utilizarea materialelor poroase ca și adsorbanți în scopul reducerii unor poluanți existenți în apele rezultate din industria alimentară; O2. Reacții de oxidare catalitică/fotocatalitică în fază lichidă pentru distrugerea componentelor organice reziduale; O3. Eliminarea unor pesticide din deșeuri lichide agroindustriale prin adsorbție sau cataliză; O4. Elaborarea și validarea tehnologiei integrate, prin evaluarea eficienței și studiul tehnico-economic pentru scalare în scop comercial Rezultate preconizate: procedeu de reducere a nutrienților organici și/sau compușilor anorganici din ape rezultate din industria alimentară; procedeu de oxidare catalitică/fotocatalitică a unor compuși organici din deşeurile agroindustriale lichide rezultate în industria alimentară; procedeu de degradare catalitică/fotocatalitică a unor pesticide din deşeurile agroindustriale lichide; raport validare tehnologie sustenabilă; 1 articol în jurnal cu FI din zonele Q1/Q2; 1 lucrare prezentată la o conferință națională/internațională F8. Validare tehnologie de piroliză şi gazeificare pentru producerea de biocombustibili cu aplicație ȋn domeniul prioritar energie şi mediu Termen de predare: 15.06.2026 Obiective specifice: O1. Integrarea tehnologiilor experimentale într-un sistem integrat unitar: ansamblu cu element Peltier şi lentilă Fresnel de dezumidificare + reactor de gazeificare + coloanǎ-cartuṣ purificare gaz de gazeificare + sistem dual; O2. Modelare matematică, studiu tehnico-economic pentru scalarea sistemului unitar. Rezultate preconizate: documentaţie tehnologie sistem integrat unitar TRL4; studiu tehnico-economic pentru scalarea sistemului unitar; arbore de decizie – procedeu de utilizare; bancǎ de date; 1 articol în jurnal cu FI din zonele Q1/Q2 © 2023 I.C.S.I. Rm. Vâlcea |
||||
|
|
||||
