Projekti / Programi
Kemijska karakterizacija izluževanja izbranih gradbenih materialov glede na regulativo o zdravstveni varnosti
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P300 |
Naravoslovno-matematične vede |
Analitična kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
kemijska karakterizacija; gradbeni materiali; cement; izluževanje; analizna kemija; varstvo okolja; zdravstvena varnost.
Raziskovalci (12)
Organizacije (2)
Povzetek
Industrija gradbenih materialov se trenutno sooča z dejstvom, da bo v kratkem morala uvesti nove postopke kemijskega certificiranja gradbenih materialov zaradi bližajočih se novih evropskih direktiv na tem področju. Po teh direktivah bo potrebno obvezno ugotavljati kemijsko neoporečnost in ustreznost posameznih gradbenih materialov z vidika njihovega vpliva na okolje in nevarnosti za človekovo zdravje. Tako bodo morali proizvajalci betonskih izdelkov oz. objektov, ki se lahko uporabljajo tudi za specifične namene, testirati s posebnimi izluževalnimi in analiznimi postopki, da bi omejili njihove emisije zlasti toksičnih elementov v vode in prehrambene verige. Ker je beton neposredno povezan s proizvodnjo cementa, se bo še posebno ta industrijska veja morala striktno držati vseh prdpisov, ki bodo v kratkem v veljavi na tem področju.
Zaradi ekonomskih in zlasti tehnoloških razlogov dandanes med proizvodnjo cementa oz. betona dodajajo različna goriva, mineralne in kemijske dodatke, superplastifikatorje, dodatke za povečanje vsebnosti zraka idr. Vsi ti dodatki in nadomestki lahko vsebujejo tudi neželene komponente, kot so nevarni elementi (še posebej kovine) in spojine. S stališča regulative je pri tem izjemno pomembno, da ima gradbena industrija na voljo ustrezne analizne metodologije, s katerimi je možno študirati vezanost toksičnih elementov v betonu ter na ta način pridobiti podatke za pripravo takih cementnih oz. betonskih mešanic, ki bodo minimalno sproščale toksične elemente v svoje okolje.
Namen tega aplikativnega projekta je študij in razvoj protokolov kemijske karakterizacije betona z uporabo ustreznih izluževalnih testov v povezavi s primernimi analiznimi metodami, da bi pod različnimi pogoji in v njegovih različnih časovnih obdobjih ugotovili vplive betona na okolje in zdravje. Za ta namen bomo v sodelovanju z industrijskim partnerjem pripravili vzorce iz različnih betonskih mešanic z uporabo različnih dodatkov in veziv. Po izluževanju iz posameznih betonskih vzorcev pod skrbno izbranimi pogoji bomo izvedli analizo izlužkov s standardnimi elementno specifičnimi detekcijskimi tehnikami kot sta masna spektrometrija in optična emisijska spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-MS, ICP-OES). Po potrebi bomo uporabljali tudi nekatere druge tehnike primerne za določevanje sledov ekotoksičnih elementov v raztopoinah, kot so npr. voltametrija, ionska kromatografija, spektrofotometrija idr. Poleg tega bomo za študij migracije kovin v betonu uporabili še najnovejši tehniki za površinsko kemijsko mikrokarakterizacijo, kot sta ICP-MS z lasersko ablacijo (LA-ICP-MS) in vrstično elektronsko mikroskopijo z energijsko disperzno spektroskopijo (SEM-EDXS). To nam bo omogočilo poglobiti študij izluževalnih procesov z uporabo teoretičnih modelov izluževanja (difuzijskih in "shrinking core" modelov). Tako bo možno izboljšati proizvodnjo cementa in pripravo takih betonov, pri katerih bo sproščanje toksičnih kovin v okolje zmanjšano na minimum. Predvidevamo, da bo projektno raziskovalno delo v precejšnji meri osredotočeno na vpeljavo nekaterih novih in originalnih izluževalnih/analiznih pristopov in postopkov, poleg uvajanja, adaptacije in optimizacije prihajajočih standardnih protokolov, ki jih bo potreboval industrijski partner.
Projektna skupina je sestavljena iz raziskovalcev in ekspertov, ki so visoko usposobljeni za izvajanje vseh faz tega projekta ter imajo za to na razpolago vso potrebno infrastrukturo ter direkten dostop do sodobne instrumentalne opreme. Z izvedbo tega projekta naš industrijski partner ne bo samo usposobljen slediti prihajajočim direktivam, ampak bo lahko tudi povečal svojo tržno konkurenčnost. Nadalje, prek rezultatov tega projekta bo industrijski partner pridobil znanja o ustreznih izluževlnih postopkih ter dostop do najnovejših analiznih pristopov na področju, kar mu bo omogočilo sprotni odziv na regulacijske zahteve glede certificiranja njegovih proizvodov.
Pomen za razvoj znanosti
V okviru aplikativnega projekta L1-4276 smo se udeleženi raziskovalci ukvarjali s tematikami, ki se tičejo (a) načrtovanja in optimizacije protokolov izluževanja, (b) kemijske analize izlužkov, (c) obravnave dobljenih rezultatov s stališča vsebnosti elementov, ki so »okoljsko sporni« ali škodljivi zdravju. Načrtovanje in optimizacija eksperimentov izluževanja sta s stališča razvoja znanosti zelo pomembna, saj literaturni pregled, ki smo ga sodelavci opravili, kaže na veliko nehomogenost v zvezi s to tematiko na raziskovalnem področju. Obstaja namreč množica izluževalnih metod, ki se, večkrat nekritično, uporabljajo. Podroben pregled metod, odločitve in optimizacija, ki smo jih sprejeli in izvedli tekom projekta so, oziroma bodo v prihodnosti gotovo doprinesle znanstvenemu razvoju v zvezi s tem delom obravnavane tematike (izluževalni testi in protokoli). Tukaj predvidevamo predvsem izboljšave samega postopka izluževalnih eksperimentov z vidika priprave vzorcev za eksperimente (površina, poroznost, prah), izbire ustreznih pogojev izluževanja (statični, dinamični), izluževalnega medija, izbire izluževalne posode z vidika kontaminacije, optimizacije vzorčevanja iz izluževalnih raztopin (kontaminacija, opuščanje filtriranja, shranjevanje vzorca). Analiza kompleksnih vzorcev in/ali vzorcev, kjer so analiti v sledovih je že vrsto let pomembna tema raziskovalne pod-skupine iz KI, vzorci, s katerimi smo se ukvarjali tekom projekta, pa so prav taki. Razvoj analitike sledov in ultra sledov, posebej v povezavi z vzorci tako kompleksnih izluževalnih eksperimenov je pomemben del znanstveno raziskovalnega razvoja področja in vodi k novim znanstvenim spoznanjem, ki bodo gotovo uveljavljena v prihodnosti. Obravnava rezultatov analize izlužkov z vidika vsebnosti okoljsko spornih ali zdravju škodljivih elementov predstavlja pomemben vpliv na razvoj regulativ v zvezi z dopustnimi koncentracijami teh elementov in posredno na razvoj tega dela znanstveno raziskovalnega področja. Ocenjujemo, da bodo lahko rezultati, doseženi tekom projekta, vsekakor vplivali na razvoj znanosti.
Pomen za razvoj Slovenije
Aplikativni projekt L1-4276 »Kemijska karakterizacija izluževanja izbranih gradbenih materialov glede na regulativo o zdravstveni varnosti« predstavlja pomemben doprinos k razvoju Slovenije predvsem s stališča ohranjanja in večanja konkurenčnosti sodelujočega industrijskega partnerja Salonit Anhovo, saj se industrija gradbenih materialov v Sloveniji v času gospodarske krize sooča z številnimi težavami. Tako znanja, pridobljena tekom projekta omogočajo, da bo lahko industrijski partner razvijal nove produkte, ki bodo okoljsko sprejemljivi in bodo hkrati lahko kot dodatke končnemu produktu vsebovali sekundarne surovine, uporabljene tako za zmanjševanje porabe energije (energenti v proizvodnem procesu osnovnih surovin) kot tudi nastale v drugih procesih kot odpadne surovine (elektrofilterski pepel, plavžna žlindra, ipd.). Pridobljeno znanje tekom dela na projektu prav tako veča usposobljenost raziskovalno-razvojnega osebja industrijskega partnerja, doprinaša k dvigu tehnološke ravni in podpira razvijanje novih storitev, kjer ciljamo predvsem na možnos izvajanja izluževalnih testov po razvitih protokolih za morebitne zunanje naročnike (gradbeništvo, drugi proizvajalci gradbenih materialov, ...), bodisi iz Slovenije ali EU, po drugi strani pa pomemben doprinos vidimo tudi v morebitnem prenosu znanja, razvitega tekom projekta, na morebitne druge zainteresirane za izvajanje izluževalnih testov, katerim bi lahko projektna skupina nudila podporo in pridobljeno znanje. Pridobljeno znanje je pomembno tudi z vidika razvoja novih metodoloških in normativnih rešitev, bodisi na nivoju Slovenije ali EU, kjer vidimo predvsem razvoj skupnih evropskih standardov za izluževanje iz gradbenih materialov, v razvoj katerih bo kot slovenski partner vključena tudi projektna pod-skupina iz Salonita. Analitska znanja, razvita in pridobljena znotraj projekta, nadalje pomenijo znanstveno raziskovalni razvoj slovenske analitike sledov, kar je predvsem pomembno za raziskovalno skupino iz KI, ki se s področjem analitike sledov in ultra sledov z različnimi analitskimi tehnikami ukvarja že vrsto let in je v Sloveniji vodilna na tem prodročju.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
