Projekta nosaukums: "Tehnoloģiju
izstrāde notekūdens dūņu pārstrādei sekundārās izejvielās"
Projekta Vienošanās numurs: 1.1.1.1./20/A/041
Projekta konkurss: 1.1.1.1. pasākuma "Praktiskas ievirzes pētījumi" 4. kārta
Projekta īstenošanas periods: 01.04.2021. - 30.11.2023.
Projektu līdzfinansē Eiropas Reģionālās attīstības fonds.
Projekta vadošais partneris: Rīgas Tehniskā universitāte
Projekta partneris: SIA "Bio RE"
Projekta vispārējais mērķis ir veikt pētniecību, kas veicina Latvijas viedās specializācijas stratēģijas (RIS3) mērķu sasniegšanu, cilvēkkapitāla attīstību zinātnē un tehnoloģijās un jaunu zināšanu radīšanu, lai uzlabotu konkurētspēju tautsaimniecībā.
Projekta specifiskais mērķis ir samazināt saražoto notekūdens dūņu daudzumu, lai mazinātos atkritumu nonākšana vidē, samazinātos dūņu apsaimniekošanas un utilizācijas izmaksas un attīstītu aprites ekonomikas principus ar notekūdeni saistītajā nozarē. Lai sasniegtu mērķi, Projekta komanda ar nozares atbalstu izstrādās un demonstrēs tehnoloģijas divu sekundāro izejvielu – olbaltumvielu un ogļhidrātu ražošanai un atgūšanai no notekūdens dūņām. Demonstrējot tehnoloģiju potenciālu un radot papildu
vērtības, piemēram, jaunu izejvielu izmantošana enerģijas ražošanā, atlikušo dūņu materiāla labāka kvalitāte un samazināts bioloģiskā piesārņojuma risks, mazāk smaku uzglabāšanas laikā un iekļaušanās pašreizējās pārvaldības stratēģijās, mēs izveidosim pārliecību par šādu pieeju izmantošanas potenciālu. Tas ļaus tuvināties aprites ekonomikas mērķu sasniegšanai un Parīzes nolīguma mērķiem cīņā pret klimata pārmaiņām.
Projekta atskaites.
01.04.2021.-30.06.2021.
Skābo NAID hidrolīzi veica, izmantojot sālsskābi
(HCl), jo, vadoties pēc literatūrā pieejamās informācijas, kā arī apskatot
tālākās proteīnu izdalīšanas metodes, tika secināts, ka HCl nodrošina
visefektīvāko hidrolīzes procesu. Skābā hidrolīze tika veikta vairākās
temperatūrās, skābes koncentrācijās un reakcijas laikos. Eksperimentos tika
secināts, ka ar Bioreta reakciju iespējams kvalitatīvi pārbaudīt vai hidrolīzes
produkti ir Proteīni - reakcijas laikā ir novērojama krāsu maiņa. Tas liecina,
ka arī ar atvasinātajām kvantitatīvās noteikšanas metodēm būs iespējams izmērīt
proteīna koncentrāciju paraugos. Atskaites periodā tika
analizēti iespējamie tehniskie risinājumi NAID HDI izveidei. 30.06.2021. [pdf]
01.07.2021.-30.09.2021. Skābās un bāziskās hidrolīzes procesu optimizācija. Viens no galvenajiem reakcijas produktu novērtēšanas rīkiem gan skābās, gan bāziskās hidrolīzes produktu analīzei, ir skābes/bāzes titrēšana. Pētniecības periodā tika turpināts darbs pie sārma hidrolīzes tehnoloģijas optimizācijas, par pamatu ņemot jau iepriekš eksperimentāli izvēlēto hidrolīzes gaitu - 10 % NaOH šķ., 23 h , 100 oC temperatūra. Pētījumi par hidrolizētā dūņu proteīna kvantitatīvo noteikšanu. Hidrolizēto polipeptīdu un proteīnu koncentrācija dažādos paraugos svārstās no 18 – 86 g/kg proteīnu ekstrakta. 30.09.2021. [pdf]
01.10.2021.-15.12.2021. Tika
strādāts pie izšķīdušo jeb ķīmiski aktīvo proteīnu kvantitatīvā novērtējuma. Tika salīdzinātas modificēta Lovrija un BCA proteīnu
koncentrācijas noteikšanas metodes. Veicot vairākus atkārtotus
mērījumus dažādiem paraugiem un salīdzinot metodes savā starpā, varēja secināt,
ka modificēta Lovrija proteīnu noteikšanas metode uzrāda vidēji par 20 % vairāk
nosakāmā proteīna un metodes relatīvā kļūda svārstās vidēji par 45 % mazāk nekā
BCA proteīnu koncentrācijas noteikšanas metodei. 31.12.2021. [pdf]
16.12.2021.-31.03.2022. Tika veikti NAID priekšapstrādes eksperimenti ar mikroviļņu starojumu, atkārtoti eksperimenti kavitācijas apstākļos. Lai novērtētu reakcijas produktu kvantitatīvo sastāvu, tika veikta speciāli šim nolūkam izstrādāta plānslāņa hromatogrāfijas analīze ar šķīdinātāju sistēmu IPS:AcOH:H2O 7:2:2. Tika novērots, ka līdz ar reakcijas laiku samazinās kopējā proteīna koncentrācija reakcijas masā un proteīnos esošo karboksilgrupu koncentrācija. 31.03.2022. [pdf]
01.04.2022.-30.06.2022. Pētījumu periodā tika veikti eksperimenti ar liekajām sekundārajām notekūdeņu dūņām, lai pārbaidītu termo ķīmisko, ķīmisko- mikroviļņu, kavitācijas un ultraskaņas, efektivitāti, kā hidrolīzes ķīmisko aģentu izmantojot koncentrētu sārmu vai bāzi. Tika tika secināts ka vis efektīvākā proteīnu ekstrakscija no otreizējo dūņu masas norisinās izmantojot sārma hidrolīzes un fizikālās apstrades metodes. Tika izveidotas dažādas VAV sintēzes metodikas un pārbaudītas šo tehniku iespējas priekšeksperimentos. 30.06.2022. [pdf]
01.07.2022.-30.09.2022. Tika veikti izveidotās iekārtas testi ar
notekūdeņu attīrīšanas dūņām, kas ņemtas no dažādam notekūdeņu attīrīšanas
sistēmu tehnoloģiskajam tvertnēm - iebiezinātas dūnas pirms fluktuācijas iekārtas un fluktuācijas dūņas pirms to
ievades filtru presē. No iegūtajiem
rezultātiem ir iespējams secināt, ka centrifugēšana līdz 20 min, 3 300 rpm
sniedz vienlīdzīgu rezultātu ar paraugu filtrēšanu UF iekārtā gadījumā, ja tiek
izmantotas membrānas ar 200 nm lielu poras izmēru. 30.09.2022. [pdf]
01.10.2022. - 31.12.2022. Tika strādāts pie
dažādām proteīnu ķīmiskās izdalīšanas metodēm izmantojot acetonu, amonija
sulfātu un hlorīdu, nātrija hlorīdu. Tika secināts, ka visefektīvākā proteīnu
izsāļošanas metode ir amonija sulfātu izmantošana. Tika strādāts pie jauna
tipa kavitācijas ģeneratora un kopējās tehnoloģiskās shēmas izveides, apkopojot
gan literatūras datus un dažādus dizainus, gan vadoties pēc savs priekš
eksperimentos balstītajām atziņām un pieredzes. Tika izveidota iekārtas shēma. 31.12.2022. [pdf]
01.01.2023. - 31.03.2023. Šajā pētniecības periodā
tika tuvāk apskatīta metožu savietojamība pēc ķīmiskās dūņu hidrolīzes ar
izsāļošanu, izmantojot sāļu šķīdumu, ultrafiltrācijas, centrifugēšanas, un
izsāļošanas ar organiskajiem šķīdinātājiem un metožu apvienojumu. Tika izstrādātas
reālistiskas NAID dezintegrācijas un/vai hidrolīzes un proteīnu izdalīšanas
iekārtas skices un tās telpiskais izvietojums. No iegūtajiem NAID hidrolizētiem un NAID pēc dažādām metodēm pēc iepriekš
izstrādātas metodikas tika sintezētas uz proteo-lipīdiem bāzētas virsmaktīvās
vielas. Tika pārbaudīta katra sintēzes produkta spēja samazināt ūdens virsmas
spraigumu. 31.03.2023. [pdf]
01.04.2023. - 30.06.2023. Pielietojot ultrafiltrācijas
tehnoloģiju proteīnu atdalīšanai, tika secināts, ka proteīna hidrolīze dūņās ir
notikusi tikai daļēji, jo attiecīgi 200 mikrometru membrānas spēj nodrošināt
60% iekoncentrēšanas faktoru, 80 mikrometru membrāna 62% iekoncentrēšanās
faktoru, bet 5 mikrometru membrāna 70% iekoncentrēšanās. Tika turpināti HD
pilotiekārtas konstruktīvā izpildījuma optimizācijas aprēķini. Īpaša nozīme ir
veltīta konstruktīvo materiālu saderības un mehāniskās noturības problemātikas
jautājumiem. Tika veikti testi, lai pārbaudītu katras sintēzes produktu spēju
samazināt ūdens virsmas spraigumu. Testi atklāja, ka vidēji ir iespējams iegūt
virsmaktīvās vielas, kas samazina kopējo ūdens virsmas spraigumu līdz apmēram
40 mN/m, kas ir diezgan labvēlīgs rezultāts. 30.06.2023. [pdf]
|