Loading...
Projekti / Programi vir: ARRS

Zapiranje snovnih poti pri čiščenju komunalnih odpadnih voda z zelenimi tehnologijami

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.02.09  Tehnika  Kemijsko inženirstvo  Tehnika za varstvo okolja 

Koda Veda Področje
P305  Naravoslovno-matematične vede  Kemija okolja 

Koda Veda Področje
2.04  Tehniške in tehnološke vede  Kemijsko inženirstvo 
Ključne besede
zapiranje snovnih poti, kroženje hranil, čiščenje vode, komunalna odpadna voda, mikroonesnaževala, tveganje za okolje in zdravje, zelene tehnologije
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (23)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  19443  dr. Nataša Atanasova  Vodarstvo  Raziskovalec  2018 - 2020  237 
2.  22304  dr. Mojca Bavcon Kralj  Kemija  Raziskovalec  2017 - 2018  182 
3.  31232  dr. Rozalija Cvejić  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2017 - 2019  160 
4.  34431  dr. Marjeta Česen  Varstvo okolja  Raziskovalec  2017 - 2018  58 
5.  31151  dr. Rok Fink  Javno zdravstvo (varstvo pri delu)  Raziskovalec  2017  239 
6.  28495  dr. Matjaž Glavan  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2017 - 2019  258 
7.  05099  dr. Karmen Godič Torkar  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2017 - 2018  256 
8.  52125  Tjaša Gornik  Kemija  Tehnični sodelavec  2018 - 2020  25 
9.  11790  dr. Tjaša Griessler Bulc  Biologija  Vodja projekta  2017 - 2020  491 
10.  12315  dr. Ester Heath  Varstvo okolja  Raziskovalec  2017 - 2020  540 
11.  27679  dr. Darja Istenič  Biologija  Raziskovalec  2018 - 2020  235 
12.  10689  dr. Damijana Kastelec  Matematika  Raziskovalec  2017 - 2020  224 
13.  34230  dr. Sabina Kolbl Repinc  Vodarstvo  Raziskovalec  2017  95 
14.  24234  Peter Korpar  Rastlinska produkcija in predelava  Tehnični sodelavec  2017 - 2019 
15.  27733  dr. Tina Kosjek  Varstvo okolja  Raziskovalec  2017 - 2020  327 
16.  26067  dr. Aleksandra Krivograd Klemenčič  Varstvo okolja  Raziskovalec  2017 - 2020  299 
17.  13073  dr. Rok Mihelič  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2017 - 2020  440 
18.  31617  dr. Andrej Ovca  Javno zdravstvo (varstvo pri delu)  Raziskovalec  2017 - 2018  288 
19.  33872  dr. Marilyne Pflieger  Varstvo okolja  Raziskovalec  2017 - 2018  57 
20.  10024  dr. Marina Pintar  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2017 - 2020  810 
21.  35550  dr. Franja Prosenc  Varstvo okolja  Raziskovalec  2018 - 2020  63 
22.  11539  dr. Polonca Trebše  Varstvo okolja  Raziskovalec  2017 - 2020  492 
23.  19259  dr. Vesna Zupanc  Varstvo okolja  Raziskovalec  2017 - 2019  335 
Organizacije (4)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  85.011 
2.  0382  Univerza v Ljubljani, Zdravstvena fakulteta  LJUBLJANA  1627155  13.852 
3.  0481  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta  Ljubljana  1626914  64.121 
4.  0792  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo  Ljubljana  1626981  25.802 
Povzetek
Rastoča urbanizacija, intenzivno izkoriščanje naravnih virov, podnebne spremembe in prehod proti nizko-ogljični družbi zahtevajo prilagodljivost urbanega okolja, bolj trajnostno ravnanje z vodo in ponovno uporabo odpadne vode (OV). Dandanes voda, energija, hrana in z njimi povezana infrastruktura tehnološko napredujejo, vendar delujejo linearno in nepovezano (po načelu pridobi-uporabi-odvrzi). Ponovna uporaba virov (vode, hranil) z recikliranjem OV vodi k zapiranju snovnih tokov in s tem k trajnostnem upravljanju OV. Tehnologije za ponovno uporabo naravnih virov ali zelene tehnologije (ZeleneT) omogočajo obnavljanje hranil iz OV in ponovno uporabo prečiščene vode; vendar pa je večino ZelenihT še potrebno izboljšati v smislu učinkovitosti in ekonomske izvedljivosti. Vse to kliče po znanstveni evalvaciji dejanskega potenciala teh tehnologij ter k razvoju ustreznega sistema za podporo odločanja (DSS) s pomočjo ocene življenjskega cikla (LCA)     Glavni cilj projekta je ocena učinkovitosti koncepta zaprtih zank z uporabo treh različnih ZelenihT na dveh nivojih a) laboratorijskem nivoju, ter b) pilotnem nivoju v okviru demonstracijskega centra na CČN Ajdovščina. Tri testirane ZeleneT so 1) algna tehnologija (AT) s pridobivanjem algne biomase in vode za namakanje; 2) rastlinska čistilna naprava (RČN) s pridobivanjem vode za namakanje, obe v kombinaciji z naprednimi metodami oksidacije (AOP) za povečanje biorazgradljivosti mikropolutantov, prisotnih v komunalni OV; 3) evapotranspiracijski sistem (ETS) brez izpusta za pridobivanje lesne biomase. Algna biomasa iz AT se lahko uporablja za biognojila, biogoriva, bioplin, krmo, bioplastiko, za ekstrakcijo pomembnih komponent; lesna biomasa iz ETS se lahko uporabi za proizvodnjo energije ter medij iz ETS kot gnojilo. Končni produkti ZelenihT vključno s proizvedeno vodo omogočajo zapiranje snovnih tokov OV, vendar pa ti produkti lahko vsebujejo mikroonesnažila, kot so težke kovine, farmacevtski izdelki, izdelki za osebno nego, industrijske kemikalije, pesticidi itd, ki lahko vplivajo na zdravje človeka in okolje. Ker običajne ČN niso namenjene odstranjevanju mikroonesnažil ter zaradi potencialnega estrogenskega, mutagenega in kancerogenega delovanja teh onesnažil, je njihovo odstranjevanje in kroženje v ZelenihT v kombinaciji z AOP izjemno zanimivo področje raziskav. V predlaganem projektu bomo spremljali dve izbrani skupini mikropolutantov, in sicer bisfenol A (BPA) in njegove zamenjave kot prednostne industrijske kemikalije in neonikotinoide kot nov razred insekticidov, ki imajo velik potencial in sistemsko delovanje za zaščito pridelka proti sesajočim škodljivcem.   Končni produkti ZelenihT bodo testirani za namen kmetijske rabe in sicer z izvedbo lončnih in lizimetričnih poskusov. Na ta način bomo pridobili pomembne podatke o kroženju potencialno nevarnih snovi ter hranil iz komunalnih OV in kako lahko s pravilnim upravljanjem ponovne uporabe vode in hranil zmanjšamo tveganje za zdravje in okolje. Za izbrane ZeleneT bomo postavili obsežno bazo podatkov za podporo odločitev o njihovi uporabi. Z učenjem iz študijskih primerov in LCA bomo zagotovili podroben vpogled v lokalno vračanje snovi in ga ovrednotili od manjšega do večjega merila. Jedro projekta bosta kvaliteta vode in biomase, izračunavanje vodne in hranilne bilance in njena optimizacija ter LCA kot osnova za DSS. Projekt bo omogočil pridobitev novih znanstvenih spoznanj, saj so raziskave, povezane z zapiranjem snovnih tokov prikazanih na različnih ZelenihT od majhnega do večjega merila, nove in redke. To je deloma tudi zato, ker sta zavest o omejenih rezervah fosforja in znanje o učinkovitem zapiranju snovnih tokov v kontekstu ekosistemskih storitev nizka in posledično je sprejemanje tehnologij za obnovo virov omejeno.
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati projekta izkazujejo visoko stopnjo znanstvene relevantnosti, saj bomo v projektu poskušali odgovoriti na številna ključna vprašanja, ki jih znanstvena srenja še nima. Številni razpisi EU, zlasti Obzorje 2020, izražajo potrebo po raziskovanju in razvoju zelenih tehnologij ali sonaravnih rešitev, kot del zelene ali modre infrastrukture trajnostnih naselij prihodnosti s ciljem ponovne uporabe vode, hranil in drugih produktov ob manjši energetski porabi, manjšemu okoljskemu odtisu ter številčnejših ekosistemskih storitvah. Vendar pa so natančne zmogljivosti in omejitve teh pristopov, ki hkrati delujejo po konceptu zaprtih zank, neraziskane oz so raziskave redke, posamične ter ne združujejo tehnološkega, ekonomskega in zdravstvenega vidika uporabe končnih produktov. Projekt bo prispeval k oblikovanju novih razvojnih smeri: sonaravne rešitve, urbano kmetijstvo, podnebno odporna naselja (adaptive, resilience, green cities), brez odpadka in brez emisij,  obnova zalog fosforja, krožna ekonomija, neksus voda-hrana-energija. Delo na projektu bo prispevalo k razvoju znanosti in stroke na področju: 1. Ekološkega inženirstva · Vpeljevanje koncepta zaključevanja snovnih poti v slovensko in mednarodno raziskovalno sfero (rezultati raziskav bodo omogočili prijave na razpise Obzorje 2020) · Razvoj novih tehnologij za čiščenje in varno ponovno uporabo komunalnih odpadnih voda · Pridobitev ključnih spoznanj o uporabi rastlinske in algne biomase v povezavi s komunalno odpadno vodo in uporabo v kmetijstvu · Razvoj novih naprednih tehnologij (AOP) oz. kombinacije le-teh z zelenimi tehnologijami za odstranjevanje specifičnih onesnažil iz komunalne odpadne vode 2.Kemijske analitike · Razvoj in optimizacija novih analitskih in merilnih metod za determinacijo specifičnih onesnažil (v sledeh) in spremljanje procesov oz. indentifikacijo ključnih parametrov razgradnjih procesov z možnostjo povratne kontrole za zagotavljanje optimalnih pogojev in učinkovitosti sistema 3.Agronomije · Razvoj novih vidikov pridobivanja in varne uporabe hranil ter njihovega vračanja na polja, varna hrana, ponovna uporaba vode za namakanje 4.Biologije · Izbor rastlinskih in algnih vrst za povečevanje fitoremediacije, fitoekstrakcije, evapotanspiracije in biomase kot dodane vrednosti 5. Javnega zdravja · Razvoj novih tehnologij in postopkov za dezinfekcijo vode in odstranjevanje specifičnih onesnaževal iz očiščene komunalne odpadne vode · Razvoj novih vidikov vpliva zaključevanja snovnih tokov/poti na zdravje ljudi (vzdrževalec, uporabnik) 6. Energetike · Izboljšanje energetske, snovne in ekonomske učinkovitosti proizvodnje lesne biomase za potrebe ogrevanja · Razvoj večje energetske samooskrbe ter razvoj bioenergije in biogoriv iz lesne in algne biomase 7. Krožne ekonomije · Razvoj novih možnosti za pridobivanje fosforja in zmanjševanje tveganja izrabe njegovih naravnih rezerv · Vzpostavitev nexusa voda-hrana-energija
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati projekta bodo imeli neposreden učinek na gospodarstvo in celotno družbo (SRIP Pametna mesta, Krožno gospodarstvo, Hrana, trajnostna pridelava hrane) na področju čiščenja komunalnih odpadnih voda, oskrbe s pitno vodo, obdelave bioloških odpadkov, energetike in agronomije in sicer na več nivojih: Podjetja za vodovod, kanalizacijo, obdelavo odpadkov Kmetijski sektor Energetski sektor Oskrbovani ljudje Širša družba in narava (promocija: nacionalnega akcijskega načrta za uresničevanje načel od zibke do zibke (www.odzibkedozibke.si), koncepta snovno učinkovitih družb (www.c2cn.eu) in prehoda Slovenije na nizkoogljično družbo, koncepta brez odpadka (ebm.si/zw/o), akcijskega načrta krožnega gospodarstva (ec.europa.eu/environment/circular-economy/index_en.htm), akcijskega načrta okoljskih tehnologij (ec.europa.eu/environment/ecoap/about-action-plan/etap-previous-action-plan_en). Pozitivni učinki projekta: · Učinkovita ponovna raba odpadne vode (npr. raba očiščene komunalne odpadne vode za namakanje in s tem zmanjšana poraba vode iz drugih virov) · Učinkovita ponovna raba t.i. »odpadkov«, kot je biomasa alg in rastlin  za proizvodnjo gnojil, ribje hrane, sekancev in peletov · Zmanjšanje negativnega vpliva komunalnih odpadnih voda na okolje in vodna telesa · Zmanjšana poraba mineralnih gnojil v kmetijstvu (zaradi vračanja hranil iz komunalne odpadne vode nazaj na kmetijske površine) · Zmanjšana uporaba fosilnih goriv zaradi njihovega nadomeščanja z lesno in algno biomaso ·   Izobraževanje in okoljsko ozaveščanje širše družbe o zeleno-modri infrastrukturi, zelenih tehnologijah, sonaravnih rešitvah, ekosistemskih storitvah, zapiranju snovnih poti, konceptih navedenih v točki 5 tega poglavja · Prispevek k premiku iz linearne družbene naravnanosti (delujoče po načelu pridobi-uporabi-odvrzi) v „družbo kroženja in predelave“. Projekt je v skladu z nacionalno zakonodajo (Ur. L. RS 98/15) in  zakonodajo EU, kjer je velik poudarek na promociji trajnostnih tehnologij in na področju obnovljivih virov energije (2001/77/ES), trajnostne rabe vode (2000/60/ES) in ločevanjem in ponovno uporabo odpadkov (2006/12/ES). Projekt je skladen z evropsko strategijo razvoja podeželja (Sklep Sveta 2006/144/ES) in skupno evropsko kmetijsko politiko (www.copa-cogeca.eu), ki govori o trajnostni proizvodnji hrane in soočanju s klimatskimi spremembami in nizkoogljičnimi družbami ter European Innovation Partnership in Water, ki spodbuja inovativnost na področju vodnega sektorja (ec.europa.eu/environment/water/innovationpartnership). V okviru projekta preučevane pilotne sisteme bo po zaključku projekta možno v posameznih segmentih ali v celoti razvijati naprej za trženje - pridobitev novih kompetenc na področju gospodarjenja z vodami, uporabe biomase rastlin in alg za proizvodnjo gnojil , ribje hrane, sekancev in peletov, ustanovitev novih podjetij-zaposlitev nove delovne sile/zelena delovna mesta ter zmanjšanje brezposelnosti v Sloveniji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Vmesno poročilo, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Vmesno poročilo, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno