P2-0414 Procesna sistemska tehnika in trajnostni razvoj

 

 

Oznaka in naziv programa: P2-0414 PROCESNA SISTEMSKA TEHNIKA IN TRAJNOSTNI RAZVOJ (Process Systems Engineering and Sustainable Development)

 

Program P2-0032 “Procesna sistemska tehnika in trajnostni razvoj”  je od 01.01.2022 združen s programom P2-0346 “Separacijski in drugi procesi za nizkoogljično, bio in krožno gospodarstvo ter trajnostni razvoj” ZRS Bistra Ptuj. Nov raziskovalni program (P2-0414) še naprej vodi prof. dr. Zdravko Kravanja.

 

V raziskovalnem programu P2-0414 sodelujeta dve RO:

• Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
• Znanstveno-raziskovalno središče Bistra Ptuj

 

Trajanje programa: 1. januar 2022 - 31. december 2027

 

VODJA PROGRAMSKE SKUPINE /PRINCIPAL RESEARCHER: Red. prof. dr. Zdravko Kravanja

 

Ključne besede: procesna sistemska tehnika, trajnostni razvoj, krožno gospodarstvo, sinteza procesov, integracija, kemijska oskrbovalna veriga, obnovljivi viri, zmanjšanje energije, znižanje emisij, optimizacija, kataliza, okoljska analitika, metrika trajnosti, metrika krožnosti, uporaba vode, MINLP

 

Povzetek raziskovalnega programa: Glavna stalna motivacija in namen raziskovalnega programa "Procesna sistemska tehnika in trajnostni razvoj" je obrniti sedanje netrajnostne trende, povezane zlasti s postopnim izčrpavanjem virov in obsežnimi emisijami. Končni cilj programa je razvoj in uporaba celovitega načrtovalskega pristopa za prehod iz sedanjih linearnih sistemov proizvodnje in porabe v nove krožne verige vrednosti, in pri tem uporabiti odpadke ter znižati emisije. Koncept krožnega gospodarstva (KG) bo integriran v celotno kemijsko oskrbovalno verigo. Predlagane raziskovalne teme obravnavajo celotno kemijsko oskrbovalno verigo od obnovljivih surovin, molekulskih pretvorb, zelenih tehnologij in procesov do distribucije naprednih produktov na lokalnem, regionalnem in kontinentalnem nivoju.

 

Raziskave potekajo na petih raziskovalnih temah, ki so usklajene z Evropsko strategijo pametne specializacije S3 in slovensko usmeritvijo S4:

1. primarni in sekundarni obnovljivi viri, čista in učinkovita raba energija in vode; prvi sklop obravnava povezavo med surovinami, energijo in vodo z vidika KG, vključno z razvojem naprednih tehnologij za pretvorbo sekundarnih in bio virov v zeleno energijo in produkte, z namenom preprečitve netrajnostne rabe virov in zmanjšanja emisij.

2. molekulske pretvorbe: sinteze novih reakcijskih poti za bio- in farmacevtske  aplikacije, napredna okoljska analitika; Na ravni molekulskih pretvorb so načrtovana odkritja katalizatorjev za nove bio- in farmacevtske reakcijske poti, vzpostavitev integrirane laboratorijsko-računalniške optimizacije in sinteze mikroprocesnih sistemov ter razvoj nove generacije občutljivejših analitskih metod za učinkovitejše sledenje onesnaževal v kontekstu KG.

3. razvoj konceptov in meril za trajnostno sintezo sistemov, osnovanih na KG; Tretji sklop se nanaša na večkriterijsko časovno in prostorsko integracijo virov v oskrbovalnih mrežah podjetij in stalni razvoj indikatorjev za spremljanje krožnosti in trajnosti.

4. razvoj računalniško podprtih metod in orodij za sintezo trajnostnih sistemov na osnovi KG; Četrti sklop vključuje razvoj sintezne metodologije za energetsko učinkovita, visoko zmogljiva omrežja ponudbe in porabe obnovljivih virov. Raziskovalci bodo razvijali računalniško krožno sintezno lupino MIPSYN-Global.

5. aplikacije S3, prenos znanja in tehnologij; V zadnjem sklopu bodo pridobljena znanja in orodja uporabljena za več aplikacij S3.

 

Raziskovalni rezultati: Pričakovan je razvoj splošnega poslovnega modela na osnovi KG za optimizacijo industrijskih kompleksov in trajnostne proizvodnje hrane, razvoj funkcionalnih materialov in več aplikacij sintetizerja procesov MIPSYN-Global.

Raziskovalni skupini sta v času od njenega preoblikovanja (01.01.2022) do 31.03.2025 objavili 88 izvirnih znanstvenih člankov, 8 preglednih znanstvenih člankov, 33 znanstvenih prispevkov in 95 povzetkov znanstvenih prispevkov na konferencah. Pridobili sta tudi več EU in industrijskih projektov. Raziskovalni skupini sta v zadnjih petih letih objavili okoli 230 izvirnih znanstvenih člankov in izpeljali več EU in industrijskih projektov.

 

Družbeni vpliv:

Pod (so)mentorstvom sta uspešno zaključila dva študenta na magistrskem študiju (202946307, 230517763). Člani programske skupine so bili tudi recenzenti znanstvene revije (522953241, 529755673, 523277081, 111689731, 18462981, 523353113, 5324897, 5366789) in sodelovali pri raziskovalnih nalogah osnovnošolcev in srednješolcev (Regijsko srečanje mladih raziskovalcev Sp. Podravja in Prlekije 2024 in Nacionalnega srečanja mladih raziskovalcev Slovenije 2024).

 

Diseminacija rezultatov: Raziskovalci se redno udeležujejo konferenc z večimi prispevki, predvsem TBMCE in SKD. V letu 2024 so se udeležili 7. Mednarodne konference Tehnologije in poslovni modeli za krožno gospodarstvo (TBMCE 2024) s prispevki 208115715, 208129283, 208536067, 208545027 in 30. Slovenskih kemijskih dnevov s prispevki 209050883 in 209176323), kjer so predstavili najnovejše dosežke. Vabljeno predavanje na konferenci brez natisa so izvedli v okviru European initiative for partnership between Clinicians, Industry and Research Centres in neuroscience and motor rehabilitation (201792259).  Organizirali so 27. Strokovni okoljski posvet »S komunikacijo v slovensko okoljsko modernizacijo«, kjer so predstavili dosežke uporabnikom iz gospodarstva, ministrstva, občinam in drugim organizacijam (197644803) in urednikovali strokovni publikaciji člankov konference (194182147, 191564547).