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]

01.07.2023. - 30.09.2023.  Tika atrasta metode, kā izdalīt proteīnus no šķīduma. Metode paredz izmantot aukstu acetonu, kas jāsamaisa ar hidrolīzes masas centrifugātu vismaz 1:1 attiecībā. Šī metode ļāva panākt veiksmīgu proteīnu izsāļošanu. Izmantojot šo metodi, bija iespējams izdalīt 50 - 80% no proteīna, kas bija šķīdumā. Tika veikti tālāki pētījumi pa to, kā NAID dezintegrācija un hidrolīze ietekmē biometāna potenciālu dūņās. Biometāna potenciāla noteikšanas testi nepārprotami norāda, ka dūņu apstrāde pazemina dūņu biometāna potenciālu  30.09.2023. [pdf]