Projekti / Programi
Trajnostne tehnologije in krožno gospodarstvo
01. januar 2022
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.02.00 |
Tehnika |
Kemijsko inženirstvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.04 |
Tehniške in tehnološke vede |
Kemijsko inženirstvo |
Trajnostne tehnologije, Krožno gospodarstvo, Trajnost, Integriran sistemski pristop, Obnovljivi viri energije, Upravljanje z viri, Novi materiali in tehnologije, Zaprte zanke, Modeliranje, simulacija in optimiranje, Napredni poslovni modeli, Ocenjevanje trajnosti in varnosti
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
25. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
Podatki za razpise ARIS (
04.04.2019 - Programski razpis,
arhiv
)
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
797 |
22.956 |
20.413 |
25,61 |
| Scopus |
860 |
26.353 |
23.493 |
27,32 |
Raziskovalci (17)
Organizacije (3)
Povzetek
Namen predlaganega raziskovalnega programa je razviti integriran sistemski pristop k napredku v smeri trajnosti sodobnih industrij z intenzivnejšo rabo obnovljivih virov energije, ravnanjem z odpadki, ublažitvijo podnebnih sprememb ter odkrivanjem novih materialov in tehnologij, ki bi lahko spremenile odpadke v surovine in prispevale k zaprtju zanke odpadnih materialov. Raziskovalni program obsega pet raziskovalnih delov: 1) razvoj novih poti za trajnostno upravljanje virov, 2) industrijska simbioza poti za kemijsko proizvodnjo, 3) razvoj naprednih instrumentov in metod za karakterizacijo, 4) večnivojsko modeliranje, simulacija in optimizacija tehnologij z nizkimi emisijami ogljika in (5) ocena trajnosti in varnosti življenjskega cikla okoljskih tehnologij. Prvi del raziskave obravnava recikliranje in možno predelavo odpadnih izdelkov ali materialov v izdelke z dodano vrednostjo, energetsko predelavo obnovljivih odpadkov in izrabljenih odpadnih materialov v krožno kemijo. Cilj te teme je razviti nove pristope in tehnologije za izkoriščanje in/ali pretvorbo odpadnih materialov v dragocene izdelke, izvesti raziskave bioloških in termičnih pretvorb za predelavo materialov in energije, raziskati razgradnjo in fragmentacijo plastičnih odpadkov, izvesti študije predelave hranil za izboljšanje tal in izvesti raziskavo o uporabi biosorbentov za dekontaminacijo onesnaževal. Drugi del raziskav obravnava sintezo trajnostnih tehnologij za proizvodnjo kemijskih izdelkov. Za sintezo vrednostnih verig in proizvodnjo nekaterih kemikalij in plastike bo uporabljen napredni hibridni pristop, ko bo podpiral prehod h krožnemu gospodarstvu. Nadomestni modeli bodo postavljeni na osnovi simulacij in nato vključeni v optimizacijske modele vrednostnih verig. Nadalje bodo na podlagi modelov izvedene analize eksperimentalnih podatkov z namenom izboljšati (bio)kemijske procese in sisteme. V tretjem delu bodo razviti napredni instrumenti in metode za karakterizacijo, ki bodo omogočili mikrostrukturne preiskave na ravni atomov za raziskovanje atomskih lastnosti funkcionalnih materialov z naprednimi lastnostmi. Četrti del raziskave obravnava modeliranje, simulacijo in optimizacijo trajnostnih dobavnih verig in naprednih poslovnih modelov, ki proizvajajo energijo in izdelke v različnih obsegih, večnivojsko modeliranje foto-elektrokemijske pretvorbe CO2 v izdelke z dodano vrednostjo, vključevanje obnovljivih virov energije v različne sektorje in optimizacija pretvorb energije s konvencionalnimi in naprednimi termodinamskimi cikli za trajnostno rabo energije. V zadnjem delu raziskave bosta za izdelke z dodano vrednostjo in okoljske tehnologije izvedeni ocena trajnosti življenjskega cikla (LCSA) in ocena varnosti. LCSA bo združil ekonomske, okoljske in socialne vidike trajnosti, medtem ko bo varnostni vidik ovrednoten z uporabo metode kvantitativne ocene tveganja kemijskega procesa (CPQRA).
Pomen za razvoj znanosti
Predlagani projekt bo prispeval k iskanju obetavnih rešitev in inovativnih pristopov za bolj trajnosten življenjski slog in za transformacijo proizvodnje v sodobno industrijo. Rezultati bodo prispevali k razvoju znanosti na pomembnih področjih trajnostnega razvoja in varstva okolja. Rezultati projekta bodo pomembno vplivali na prihodnost brez odpadkov. Prvo raziskovalno področje bo prispevalo k znanstvenemu razvoju z identifikacijo obetavnih rešitev za zmanjšanje rabe surovin, načrtovanjem recikliranja ob koncu življenjske dobe, povečanjem zmogljivosti recikliranja, razvojem materialov na biološki osnovi, strategijami zmanjševanja odpadkov in drugimi. Najpomembnejši znanstveni prispevek bo v možnosti za recikliranje kemikalij in pšovečanje vrednosti različnih vrednostnih verig za predelavo monomernih komponent ali drugih dragocenih kemikalij. Temeljno razumevanje razgradnih procesov pod raličnimi pogoji tal in voda predstavlja pomemben prispevek k znanstvenim spoznanjem. Rezultat drugega raziskovalnega področja bodo podrobne simulacije obstoječih industrijskih procesov in njihove nadaljnje optimizacije. Simulirali bomo medsebojno povezovanje več industrijskih kompleksov, kjer bo glavni znanstveni prispevek približevanje sodobnim industrijskim kompleksom brez odpadkov. Tretje raziskovalno področje bo področje raziskav elektrokatalitskih procesov, ki so vzbudili veliko zanimanja, saj omogočajo neposredno pretvorbo med električno in kemično energijo. Ena najbolj obetavnih reakcij je cepljenje vode oz. cikel, in sicer vodikova ekonomija. Vodik je splošno sprejet kot zeleni nosilec energije z visoko gostoto, imenovan tudi vektor. Glavna naloga bo znižati ali popolnoma odstraniti plemenite kovine iz gorivnih celic, vendar z ohranjanjem visoke učinkovitosti in gostote toka, ki so relevantne za industrijo. To zahteva razvoj novih katalizatorjev, razumevanje njihovih lastnosti in načrtovanje reakcijskega sistema na nivoju naprave. Eden glavnih pričakovanih znanstvenih rezultatov četrtega raziskovalnega področja bo sinteza trajnostnih vrednostnih verig z uporabo matematičnega programskega pristopa za oceno kompleksnih sistemov. Koncept krožnega gospodarstva je na splošno kompleksen sistem snovnih in energetskih tokov na ravni podjetij, skupnosti, držav in družbe, ki ga je težko obvladati brez dodelanih matematičnih modelov, ki temeljijo na matematičnem programirnem pristopu. Stalna potreba po oceni trajnosti proizvodnih sistemov zahteva mešano celoštevilsko (ne) linearno programiranje, ki upošteva ekonomske, okoljske in družbene kriterije. V petem raziskovalnem področju bodo rezultati vključevali ekonomske, okoljske, socialno-varnostne vidike ob upoštevanju vseh procesov v sistemu (vključeni so tudi prihranki, povezani z zamenjavo fosilnih goriv). Povezovanje ocene okoljskih, socialno-ekonomskih in varnostnih vidikov lahko podpira celovitejšo oceno trajnosti vplivov, koristi in s tem povezanih kompromisov. Tehno-ekonomskega ocena ter ocena družbeno-okoljskih vplivov različnih sinteznih poti ter tudi razvoj novih odtisov bo pomemben znanstveni prispevek. Če povzamemo, projekt bo pomembno prispeval k razvoju znanosti v svetovnem merilu, ki bo združil številna interdisciplinarna področja.
Pomen za razvoj Slovenije
V raziskovalnem projektu bomo nadgradili obstoječe poslovne modele in razvili nove krožne poslovne modele, ki bodo na splošno oblikovani za uporabo v različnih panogah. Na ta način bomo svoje raziskave usmerili v javno korist za potrebe gospodarstva kot celote. Pri razvoju novih modelov bomo sinergijsko povezali modele za optimizacijo procesnih shem, oskrbovalne verige pri proizvodnji produktov (linearni ekonomski sistemi) in celotna oskrbovalna omrežja podjetja (krožni ekonomski sistemi) ter modele za optimizacijo energetskega in vodnega omrežja podjetij. Z optimizirano shemo proizvodnega procesa bomo pomagali izboljšati konkurenčnost podjetij na svetovnih trgih in povečali podjetniško aktivnost. Z optimiziranim poslovanjem se bodo podjetja lažje uvrstila na svetovni trg kot okolju prijazna podjetja z zmanjšanimi emisijami in optimizirano porabo surovin in virov energije. Z ekonomsko optimizacijo bomo znižali cene končnih proizvodov, kar bo povečalo konkurenčnost podjetij v primerjavi z drugimi proizvajalci. Z upoštevanjem več nedoločenih parametrov in časovnih nihanj, ki so posledica velike nestanovitnosti cen surovin na trgu in povpraševanju, ki je običajno izrazito, se bodo podjetja lažje prilagodila nenehno spreminjajočim se zahtevam trga. Ekonomska optimizacija proizvodnih procesov bo imela za podjetja pozitivne učinke, ki se bodo izražali v povečanju dodane vrednosti, povečanju tržnega deleža ter povečanju prodaje in izvoza. Okoljska optimizacija proizvodnih procesov bo podjetjem omogočila znatno zmanjšanje okoljskega odtisa proizvodnih procesov, kar bo imelo pozitivne družbene posledice v širšem smislu in prispevalo k trajnostnemu razvoju. Celoviti nacionalni energetski in podnebni načrt (NEPN) Republike Slovenije je akcijsko strateški dokument, ki za obdobje do leta 2030 (s pogledom do 2040) določa cilje, politike in ukrepe na petih razsežnostih energetske unije: razogljičenje (emisije TGP in OVE), energetska učinkovitost, energetska varnost, notranji trg ter raziskave, inovacije in konkurenčnost, ki odražajo naložene trende EU. Ne glede na strategije primanjkuje natančnih metodoloških orodij, ki bi podpirala razvoj tehnologij, njihovo integracijo in celovito odločanje, zlasti ob upoštevanju (optimalnega) izvajanja. Zadevni program razvija takšne metodologije na več ravneh, predvsem se osredotoča na prehod, razogljičenje in konkurenčnost industrije, zlasti energetsko intenzivne. Tak pristop je lahko koristen za različne zainteresirane strani, od industrije do organov, ki pripravljajo posebne sektorske polit Inovativni pristopi k tehnologiji krožnih procesnih sistemov bodo uporabljeni tudi pri dejavnostih, ki vplivajo na kakovost življenja ljudi. Razviti bodo postopki za zmanjšanje onesnaževanja vode in zraka, kar pozitivno vpliva na zdravje ljudi. Uspešna uporaba načrtovanega raziskovalnega programa naj bi hkrati povzročila zmanjšanje obdelave odpadkov, vnosa surovin, stroškov goriva in okoljskih odtisov na področjih uporabe. Ključni dejavnik za dosego tega bi bilo uvajanje predlaganih orodij v nadaljnje dejavnosti, s katerimi bi orodja postala priljubljena. Da bi to zagotovili, bo projektna skupina uporabila svoja močna orodja za razširjanje rezultatov in široko kontaktno mrežo. Raziskovalni program bo upošteval ekonomske, okoljske in socialne razsežnosti in spodbujal obnovljive vire energije in inovacije ter upoštevali biotsko raznovrstnost ter kulturno in družbeno raznolikost.
