Projekti / Programi
Procesiranje polimerov z uporabo trajnostnih tehnologij
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.02.02 |
Tehnika |
Kemijsko inženirstvo |
Separacijski procesi |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T350 |
Tehnološke vede |
Kemijska tehnologija in inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.04 |
Tehniške in tehnološke vede |
Kemijsko inženirstvo |
polimeri, fini delci, pene, visokotlačne tehnologije, superkritični fluidi
Raziskovalci (21)
Organizacije (6)
Povzetek
Razvoj in uporaba trajnostnih tehnologij za pridobivanje novih in inovativnih produktov omogočajo industriji obstoj in konkurenčnosti na danes izredno zahtevnem svetovnemu tržišču. Visokotlačne tehnologije, katerih razvoj se je začel prav v Evropi predstavljajo novo procesno orodje industrije 21 stoletja. Visokotlačne tehnologije in procesi z uporabo superkritičnih fluidov (SCF) omogočajo trajnostni razvoj ter predstavljajo veliki potencial uporabe v najrazličnejše namene. Vodilna raziskovalna skupina na področju SCF v Sloveniji je Laboratorij za separacijske procese in produktno tehniko na FKKT Univerze v Mariboru (FKKT). Laboratorij je na omenjenem področju mednarodno uveljavljen že od leta 1985 in je danes opremljen z ustrezno in potrebno opremo za razvoj in izvedbo visokotlačnih procesov s SCF. Kot prijavitelj raziskovalnega projekta si laboratorij v okviru tega zastavlja nove cilje, t.j. razviti:
- nove trajnostne tehnologije za procesiranje polimerov in
- nove polimerne produkte z visoko dodano vrednostjo po meri uporabnika.
Polimere najdemo na vsakem koraku v vsakdanjem življenju; večina izdelkov je v celoti ali vsaj deloma izdelana iz polimerov. Prav zaradi svojih različnih mehanskih lastnosti (krhki, trdi, elastični, gumijasti, ...) imajo zelo široko področje uporabe. V okviru projekta bomo s trajnostno tehnologijo s SCF razvijali polimere za aplikacije v:
- industriji barv in lakov (polimerne mikrokroglice, mikrokapsule, kompoziti),
- medicini (nosilci aktivnih učinkovin, porozne strukture in membrane za tkivni inžinering),
- industriji izolacijskih materialov (polimerne pene).
Z ustrezno izbiro tujih partnerjev (Inštitut za procesno tehniko in transportne pojave Univerze v Bochumu, VTP in Fraunhofer Inštitut za tehnologijo okolja, varnosti in energetiko - UMSICHT, Oberhausen), vodilnih v zvezni republiki Nemčiji na področju razvoja in načrtovanja visokotlačnih mikronizacijskih procesov, zagotavljamo kritično maso in znanje za uspešen razvoj trajnostnih tehnologij in procesov za pridobivanje novih polimernih produktov. Tuji partnerji bodo omogočili prenos samih procesov v pol- in industrijsko merilo. Pri tem bo aktivno vključen tudi domač gospodarski partner Helios d.d.
Rezultati projekta bodo pripomogli k:
- načrtovanju obrata za pridobivanje novih polimernih produktov z visoko dodano vrednostjo, ki bi povečal konkurenčnost domačega gospodarskega partnerja (Helios d.d.) in prispeval k uresničevanju njegove vizije, da se uvrsti med prvih deset vodilnih izdelovalcev barv in lakov v Evropi; potencialno uvesti nov proizvodni program v Heliosu d.d.
- pridobitvi novih znanj na področju procesiranja polimerov za namene medicine kar bo omogočilo aktivno sodelovanje z Univerzitetnim kliničnim centrom Maribor (UKC) in Medicinsko fakulteto Univerze v Mariboru (MF).
Rezultati vseh opravljenih raziskav na področju polimerov bodo prispevali k boljšemu povezovanju in sodelovanju slovenskih in tujih inštitucij znotraj prednostnega področja raziskav in tehnološkega razvoja: kompleksni sistemi in inovativne tehnologije.
Rezultati raziskav bodo prispevali tudi k doseganju strateških ciljev na področjih: napredni (novi) sintetični kovinski in nekovinski materiali in nanotehnologije, zdravje in znanost o življenju, tehnologije za trajnostno gospodarstvo.
Pomen za razvoj znanosti
Superkritični fluidi (SCF) imajo kot okolju prijazno topilo visoke možnosti pri različnih namenih uporabe. Svojo učinkovitost v industrijskem merilu so že dokazali pri ekstrakciji dragocenih komponent iz naravnih materialov. Na ostalih področjih, kot so obdelava biomaterialov in oblikovanje mikrodelcev ali pen, pa so še potrebne raziskave za pridobivanje podatkov, potrebnih za optimizacijo in oblikovanje tehnologij. Projekt predstavlja korak naprej tako v razumevanju interakcij med SCF in različnimi substrati kot tudi pri uporabi in upravljanju the interakcij z namenom pridobivanja izdelkov z želenimi lastnostmi. Dosežen je bil glavni cilj to je pridobiti ključne podatke o faznem obnašanju različnih substanc (polimeri, sestavine ali aktivne spojine, ki se uporabljajo za njihovo impregnacijo) v prisotnosti SCF. Ti podatki so ključni za oblikovanje postopkov, rezultate pa bomo objavili z namenom, da bomo prispevali k razvoju področja uporabe SCF v različnih znanstvenih in industrijskih panogah. Izkoriščanje edinstvenih lastnosti superkritičnih fluidov (transportne lastnosti, topnostna moč itd.) lahko poveča industrijsko konkurenčnost Slovenije in hkrati prinese okoljske in ekonomske koristi Sloveniji in širše tudi Evropski uniji. Tehnologije razvite s pomočjo SCF so se v svetu že izkazale za ene od pomembenjših trajnostnih tehnologij s skoraj ničelnim vplivom na okolje. Različna področja dejavnosti, ki so bila združena v projektu, ter sodelovanje partnerjev iz znanosti in gospodarstva, je/še bo omogočilo: - razvoj novih produktov z visoko dodano vrednostjo s pomočjo SCF, katerih ni možno pridobiti s klasičnimi postopki, - razvoj novih tehnologij na področju SCF za trajnostni gospodarski razvoj Slovenije, - pridobivane produktov v oblikah in s točno določenimi lastnostmi, ki jih zahteva potrošnik, - poizkuse v pilotnem merilu, - prenos tehnologij v industrijsko okolje... Rezultati raziskav so/še bodo pomembno prispevali tudi k fundamentalnim znanjem na naslednjih področjih: - binarnih in ternarnih faznih ravnotežij v neidealnih sistemih s SCF; - prenosa snovi v sistemih, ki vsebujejo superkritični fluid; - visokotlačnih mikronizacijskih procesov – PGSS.
Pomen za razvoj Slovenije
Cilj projekta je bil oblikovati in optimizirati izdelke, ki se lahko uporabljajo v različne namene in imajo pomembne gospodarske in družbene prednosti. Na področju premazov sedaj lahko z večjim nadzorom velikosti delcev in razporeditve velikosti delcev pridobivamo kvalitetnejše premaze. Čeprav je v stroške pridobivanja vključena določena oprema, pa nekaterih korakov procesiranja, kot sta odstranitev topila in sušenje produkta, ne bo več potrebno izvajati, zato se ne pričakuje večjega povišanja cene izdelka. Eden od želenih rezultatov je bil boljša kvaliteta za podobno ceno. Rezultati projekta so delno pripomogli k načrtovanju obrata za pridobivanje novih polimernih produktov z visoko dodano vrednostjo, ki bi povečal konkurenčnost domačega gospodarskega partnerja in sofinancerja Helios d.d. Na področju medicinske uporabe kaže moderna medicina več zanimanja za pacientovo udobje in ugodje. Zato se izvajajo obširne raziskave za izboljšanje nosilcev zdravil in podpornikov za razvoj tkiva. SCF nudijo možnost optimiziranja teh naprav, kar vodi k boljšemu odzivu organizma na vsadke, k nižji tveganosti zavrnitve ali vnetja ali z drugimi besedami, k hitrejšemu celjenju brez neželenih stranskih učinkov. Razvijanje novih, čistejših postopkov za proizvajanje specialnih kemičnih izdelkov je eden od osnovnih izzivov kemikov in kemijskih inženirjev ne le v Sloveniji, ampak po celem svetu, kajti brez teh čistejših postopkov naše življenje in razvoj ne bosta trajnostna (sustainable). Pomembno je da EU, in znotraj nje tudi Slovenija, igrata vodilno vlogo v takšnem razvoju, če hočemo da bo imela kemijska industrija koristi od teh rezultatov. Raziskave v okviru projekta so ponudile nove tehnologije z majhnim vplivom na okolje, ter domača znanja za produkte z visoko dodano vrednostjo, ki se tržijo doma v Slovenji in drugod po svetu. Izkoriščanje edinstvenih lastnosti SCF (transportne lastnosti, topnostna moč itd.) lahko poveča industrijsko konkurenčnost Slovenije in hkrati prinese okoljske in ekonomske koristi Sloveniji in širše tudi Evropski uniji. Z novimi visokokvalitetnimi in konkurenčnimi proizvodi ter tehnologijami se lahko povečal proizvodni program in obseg proizvodnje, s tem pa bo ustvarjena tudi možnost za odpiranje novih delovnih mest.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
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
