За научно-изследователската дейност през 2012 г. Директор:

1. 
   ПРОБЛЕМАТИКА НА ЗВЕНОТО:
   

Научно-изследователската дейност в ИИХ (теоретична, експериментална и приложна) е свързана както със запазване на традиционната проблематика, така и с разработване на нови проблеми и задачи възникнали от съвременното развитие на науката, нуждите на нашата промишленост и обявените програми от ЕС.

Основните направления в изследователската и приложна дейност на ИИХ могат да се систематизират както следва:

• 
  разработване на методи за оптимално използване и икономия на енергия;
  
• 
  получаване на алтернативни горива от възобновяеми въглерод-съдържащи суровини
  
• 
  каталитични процеси с приложение в химичната промишленост и опазването на околната среда;
  
• 
  биотехнологични процеси с промишлено значение;
  
• 
  получаване на наноматериали и материали с приложение във фармацията;
  
• 
  допълване, поддържане в действие и експлоатиране на системата за дистанционно обучение по инженерна химия;
  

В резултат на научната и приложна дейност ИИХ при БАН предлага сумарно 40 готови за стопанска реализация продукти (табл. 16 от приложението).

Същевременно научният състав на ИИХ продължава и участието в проекти по линия на Европейския съвет и с колективи от страната, както и в редица международни сътрудничества по линията на междуакадемичния обмен и преките междуинститутски споразумения (Унгария, Франция, Чехия, Индия и др.).

Основен проблем при международното сътрудничество продължава да бъде липсата на целеви бюджетни средства, поради което редица дългогодишни сътрудничества са замразени и прием на специализанти се осъществява само при осигурено финансиране от страна на кандидатите.

През 2012 г. в изследователската програма на института бяха включени общо 37 проекта (табл. 4-12 от приложението). В Таблица 1 броят им е сравнен с тези през миналите години - от 2003 година вкл. От тях 16 са финансирани само от бюджетната субсидия на БАН, 9 са по договори с Националния съвет "Научни изследвания" към МОМН, 12 са допълнително финансирани. Девет са от чужбина включително ЕС (1 е финансиран по 7РП, 3 по програма Erasmus, 3 по ЕБР в рамките на междуакадемичното сътрудничество, един с Германски научен фонд и един с чужда фирма). По двустранни междуинститутски споразумения – 2, един е с финансиране от външни възложители.

Голяма част от проектите продължават от миналата година и са свързани с опазването на околната среда, получаване на чисти ценни продукти, рационалното оползотворяване на енергия, създаване на нови технологии и материали и др. През 2012 г. ФНИ обяви само един конкурс и в него учените от ИИХ участваха с 15 проекта, от които един беше финансиран. Конкурсът беше проведен при изключителна липса на прозрачност и неяснота на критериите за оценка. Решението за финансиране на спечелилите проекти беше оповестено без ясно очертана граница за минимална оценка. Съществените нарушения в оценяването на научните проекти и съмненията за корупционни практики във ФНИ предизвикаха основателното недоволство и протести на учените.

Липсата на средства за поддържане на двустранните сътрудничества по ЕБР, доведе до редуциране на броя на проектите и замразяване на част от тях.

В заключение може да се обобщи, че колективът на ИИХ запазва високо научно ниво на провежданите изследвания и перспективността на дейността на института, въпреки тежките условия на работа, морално остарялата апаратура и незначителното финансиране и продължаващото пренебрежително и оскърбително отношение на .управляващите към проблемите на БАН.

При тези изключително неблагоприятни условия за работа учените от ИИХ показаха висок морал, достойнство и чувство за отговорност и добросъвестно изпълняваха задълженията си. Не беше допуснато намаляване на качеството и обхвата на дейностите в изпълнение на политиките и програмите на БАН, в Оперативните програми на ЕС и в проекти, финансирани от национални и международни програми.

Като основни задачи пред колектива на ИИХ освен запазване или повишаване на броя на проекти с външно финансиране и високото качество на изпълнение, отразено в увеличаване на броя на публикациите в списания с Импакт фактор и броя на цитиранията, могат да се очертаят:

• 
  Запазване на кадровия потенциал на ИИХ;
  
• 
  Обновяване и развитие на материалната база за провеждане на изследвания на съвременно научно ниво
  
• 
  Възстановяване на статута на ИИХ като самостоятелно постоянно научно звено на БАН.
  

Разработваните проекти в ИИХ са тясно свързани с политиките и програмите, приети от ОС на БАН на 23.03.2009 год., както е отбелязано по-долу. Проектите могат да се класифицират към различните програми както следва:

2. 
   Общонационални и оперативни дейности, обслужващи държавата
   

Hydrogen production from Black Sea water by sulfide-driven fuel cell (HYSULFCEL) (ERA.NET проект, финансиран от Европейската комисия в рамките на 7-ма Рамкова програма за изследвания и технологично развитие). БАН участва с 2 института - ИИХ и ИО-Варна в общ консорциум с Institute of Inorganic Chemistry and Electrochemistry, Tbilisi, Georgia и University “Politehnica” of Timişoara, Romania.

Предвижда се създаването на метод и инсталация за оползотворяването на сероводорода в Черноморските води под формата на водород. Проектът предвижда пилотни изпитания на място в подходяща зона на Черноморската акватория.

Начало – 1 октомври, 2011 г. Срок 36 месеца.
2. РЕЗУЛТАТИ ОТ НАУЧНАТА ДЕЙНОСТ ПРЕЗ 2012 г.:

В резултат на научно-изследователската дейност на учените от ИИХ през 2012 г. излязоха от печат 59 публикации (9 научно-популярни). Реферирани и индексирани са 40 броя, а нереферирани - 10. Тридесет и девет научни публикации са публикувани в списания и поредици, (от тях 16 - в чуждестранни, а 24 - в български;) и една е глава от книга; 10 са отпечатани в пълен текст в сборници на конгреси, в това число 4 - в чужбина и 6 у нас. Приети за печат са общо 8 труда, от които 5 в чуждестранни издания, между които една монография. Приети за печат са и 6 доклада в пълен текст.

Изнесени са 44 научни доклада и лекции, от които 11 доклада и лекции - на международни научни форуми в чужбина и 33 доклада на мероприятия в България (26 на международни конференции).

През годината са забелязани 565 цитата.

Средната публикационна активност на учен от института (включително докторантите) е 59/33=1,79 публикации, а средната „цена” (бюджетна субсидия плюс собствени средства) е 10590 лв. Сумата е приблизително същата както и за 2011 г. и показва пряка връзка между публикационната активност и наличието на средства за научно-изследователска дейност.

Независимо от ориентацията ни към внедряване на постиженията, въпреки изключително тежките и лоши условия на работа и живот на учените, и въпреки, меко казано, продължаващото пренебрежителното, оскърбително и унизително отношение на управляващите, медиите и обществеността към науката в БАН, тези резултати (сравнени със същите от предишни години) и през тази година показват едно постоянство и високо ниво в научната дейност на института (вж. Таблица 2). Тази дейност и постигнатите резултати затвърждават положителната оценката и препоръката на международния одит за повишаване на финансирането на ИИХ за превръщането му в международен лидер в избраните стратегически цели.
Таблица 2

1. 
   Най-важно и ярко научно постижение
   

– проф. Р. Статева

През 2012 г.

1. Моделирано е фазовото равновесие на системата въглероден диоксид+етил лактат. Етил лактатът е нов, изключително перспективен „зелен” разтворител.

Част от получените резултати са обобщени в съобщение, представено на научната конференция FLUCOMP 2012, Мадрид, Испания. Научното съобщение е отпечатано в пълен текст в материалите на Симпозиума.

2. Моделирана е разтворимостта на комплексна система от глицериди в свръхкритичен въглероден диоксид. Глицериди се получават напр. при естерификация на глицерол с мастни киселини и пр., поради което е необходимо очистване на крайния реакционен продукт от получената съпътстваща смес от моно-, ди- и триглицериди. Като много добра „зелена” алтернатива на традиционните процеси на очистване се налага свръхкритичната екстракция.

Част от получените резултати са обобщени в научно съобщение, представено на международния Симпозиум ISSF 2012 (10th International Symposium on Supercritical Fluids), May 13-16, San Francisco, USA (2012). Научното съобщение е отпечатано в пълен текст в материалите на Симпозиума.

3. Изследвани са проблемите при предсказване на типа и моделиране на фазовото поведение на многокомпонентни системи втечнен природен газ.

Част от получените резултати са публикувани в Глава 14 на книгата “Advances in Natural Gas Technology”, Hamid A. Al-Megren Editor, InTech (2012).

4. Изследвани са и са сравнени възможностите на два метода за предсказване и моделиране на фазово равновесие „течност-течност-газ” и е предложен нов подход за изчисляване на трикритични точки в многокомпонентни системи.

Част от получените резултати са публикувани в списание с Импакт фактор.

5. Моделирана е разтворимостта на две бои (Червена 153 и Синя 1) в свръхкритичен въглероден диоксид. Моделирането на разтворимостта на бои в свръхкритичен въглероден диоксид е изключително важно за проектиране на процеси на т.н. „сухо” боядисване - успешна „зелена алтернатива” на конвенционалните процеси на боядисване във водна среда. При „сухото боядисване” няма емисии на отпадни води.

Резултатите от експерименталното изследване и моделиране на разтворимостта на две бои (Червена 153 и Синя 1) в свръхкритичен въглероден диоксид са обобщени в научна работа, която е публикувана в списание с Импакт фактор.

Научна продукция:

Публикации в списания с ИФ:

1. J.P. Coelho, and R.P. Stateva: “Solubility of Red 153 and Blue 1 in Supercritical Carbon Dioxide”. J. Chem. Eng. Data 56, 4686–4690 (2011) – неотчетена през 2011.

2. Edgar Ramírez-Jiménez, Daimler N. Justo-García, Fernando García-Sánchez, and Roumiana P. Stateva: “VLL Equilibria and Critical End Points Calculation of Nitrogen-Containing LNG Systems: Application of SRK and PC-SAFT Equations of State”. Ind. Eng. Chem. Res. 51, 9409−9418 (2012)

Глава от книга:

Blanca E. García-Flores, Daimler N. Justo-García, Roumiana P. Stateva and Fernando García-Sánchez: Chapter 14: “Phase Behavior Prediction and Modeling of LNG Systems with EoSs – What is Easy and What is Difficult?” pp 359-384, in: “Advances in Natural Gas Technology”, Hamid A. Al-Megren Editor, InTech (2012), ISBN 978-953-51-0507-7, Hard cover, 542 pages

1. D. Villanueva Bermejo, R. P. Stateva, E. Ibáñez, T. Fornari: “Equilibrio Líquido-Vapor De CO2 + Lactato De Etilo: Mediciones Experimentales Y Modelización”. FLUCOMP, 28-29 Junio, Madrid, Espania (2012).

2. Elvis Judith Hernandez, Pilar Luna, Elena Ibanez, Roumiana P. Stateva, Tiziana Fornari: “Solubility of a Multicomponent Glyceride Mixture in SC-CO2: Experimental Determination and Correlation”. ISSF 2012 (10th International Symposium on Supercritical Fluids), May 13-16, San Fransisco, USA (2012).
Phase Equilibria in Multicomponent Systems – Application in Modelling Traditional and Novel Processes in Chemical Engineering – Professor R. Stateva

In 2012.

1. Ethyl lactate is a novel green solvent which has found wide applications in the food, pharmaceutical and fine chemical industries. In view of this, the phase behavior of a binary system carbon dioxide+ethyl lactate was modeled.

Part of the results was presented at the International Conference FLUCOMP 2012, Madrid, Spain, and published in the Conference proceedings.

2. Glycerides are obtained for example in the etherification of glycerol with fatty acids and hence it is necessary to devise a process for the purification of the final product. Supercritical fluid extraction is emerging as an excellent green alternative to traditional purification processes. In view of this, the solubility of a complex system of glycerides in supercritical CO2 (SC CO2) is modeled.

Part of the results were presented at ISSF 2012 (10th International Symposium on Supercritical Fluids), May 13-16, San Francisco, USA (2012), and published in the Symposium proceedings.

3. The problems of predicting and modeling the complex phase behaviour of liquefied natural gas systems (LNG) were analysed and systemized in a contribution to the Book: “Advances in Natural Gas Technology”, Hamid A. Al-Megren Editor, InTech (2012).

4. The capabilities and advantages of two numerical techniques to predict tricritical points and model vapour-liquid-liquid equilibria in complex systems are analysed in presented in a paper, published in Journal with high Impact Factor.

5. In recent years supercritical dyeing of textiles, which is considered a novel green technique, has received considerable attention due to environmental concerns. In order to design such processes it is very important to know the solubility of dyes in SC CO2. The solubility of Red 153 and Blue 1 was modelled and the results obtained published in a Journal with a high Impact Factor.

2. 
   Най-важно и ярко научно-приложно постижение
   

Методът е предназначен за третиране на всички видове органични отпадъци и субстанции- без значение от техния произход, биоразградимост или съдържанието на влага. Методът се базира на високo-температурна пиролиза(например 2000 - 3000°C) при нисък разход на енергия. В резултат на това се произвежда с висок добив горима газова смес от въглероден окис и водород, т.е. около1 куб. м газ от 1 кг сухи твърди битови отпадъци. Енергийното съдържание на този газ е 33% от това на метана.

Методът е безотпаден. При този процес няма образуване на течни продукти (като катран). Процесът не генерира вредни продукти като прахови частици, диоксини и фурани. Концентрацията на азотни оксиди са в рамките на пределно-допустимите концентрации.

Предложения метод има значително и много важно въздействие върху околната среда:

Той е свързан с производството на енергия (спестяване на изкопаеми горива);

Почвите се запазват чрез предотвратяване изхвърлянето на отпадъци. Могат да бъдат използвани ресурсите от стари съществуващи депа.

Подпочвените води са защитени, защото се избягва освобождаването на инфилтрат от депата;

Всички видове емисии във въздуха са ниски. Сметищен газ, притежаващ много висок парников ефект се избягва, както и неприятната миризма. Не се емитират диоксини, фурани и тежки метали.

Подадена е заявка за патент през есента на 2011 г.: Ив. Спасов, Ев. Минов, В. Бешков, Кл. Шопов, Метод и устройство за пиролиза на органични вещества, рег. №.111036/19.9.2011 г.
Method for direct production of refuse derived fuel (RDF) by high temperature pyrolysis (in collaboration with Sofia Invest Engineering Ltd.)

The method combines waste treatment with energy recovery from the substrate. It is designed to treat all kinds of organic waste and substances - no matter of their origin, biodegradability, or moisture content. It is based on high temperature pyrolysis (for example 2000-3000^oC) and it is associated with low energy input. As a result, combustible gas mixture of carbon monoxide and hydrogen is produced with high yield. The energy content of this gas is 33% of that of methane. It can be used for local heating, steam or/and electricity production, for internal combustion engines, as raw material for the chemical industry (as a hydrogen source for fertilizers, for synthetic gasoline), etc.

The method is waste-free. There are no liquid products (like tar) of this process. Side product is charcoal, which could be used for different purposes: filling for tyres, activated carbon, electrodes, or as a fuel.

There are considerable and very important environmental effects of the proposed method:

It is combined with energy production (fossil fuel saving);

Soils are preserved by waste disposal prevention; old existing landfills could be exploited too.

Ground water is protected because release of landfill leachate is avoided;

All kinds of air emissions are low. Landfill gas possessing very high greenhouse effect is avoided, nuisance smell too. No dioxins, furans and heavy metals are released. The nitrogen oxide concentrations are within the standards.

The method could be easily adapted for various types of industrial waste, like activated sludge, micelles originated from biotechnology, pesticides, etc.

През 2012 г. учените от ИИХ продължиха ползотворно да работят по международните си проекти, които са в рамките на двустранно и многостранното сътрудничество - проекти по ЕБР в рамките на междуакадемичното и междуинститутското сътрудничество, проекти допълнително финансирани по договори и програми на ЕС, НАТО, ЮНЕСКО и др. международни организации. Характерно за темите е, че отговарят едновременно на точки 3.1 и 3.2 от макета зададен в указанията в писмо на председателя на БАН.

Учените от ИИХ продължават да търсят нови форми и възможности за реализиране на съвместни научни проекти, изграждане на съвместни колективи, участие в съвместни научни форуми с други институти и организации. През 2012 г. ИИХ е посетен от 6 чуждестранни гости.

Dr. R.K Soni (University of Meerut, India)

Prof. Keil (Technical University Hamburg-Harburg, Germany)

Prof. D. Tomonaro (Istitute of Biomolecular Chemistry ICB-CNR, Italy) за сметка на изпращащата институция

Prof. B. Nikolaus (Istitute of Biomolecular Chemistry ICB-CNR, Italy) за сметка на изпращащата институция

Prof. Ebru Toksoy Oner Ебру Онер доцент от Marmara University, по проекта ДТК02/46 с ФНИ

R. Adonay– 7 дни (2 до 9 юли, 2012); Цел – работа по проект No 20, 2010-2012; Финансиране БАН

През годината е сключено едно ново двустранно сътрудничество: с Университета на западна Гърция, Янина, Гърция, в рамките на програмата Erasmus.

1. 
   WASTE management focussing on: Knowledge and Integration to create Transnational economic development (WasteKit). Проект, изпълняван по приоритет FP7-REGIONS-2009-1 (Coordination and support action). БАН участва с клъстер от ИИХ и ИФХ в общ консорциум от: Amsterdam Innovation Motor, Gemeente Amsterdam Afval Energie Bedrijf, Delft University of Technology, Van Ganzewinkel, Qeam (Холандия); Aster, Emilia-Romagna Region, Research Centre on Animal Production, Conserve Italia Group (Италия), Софийска община, Българска стопанска камера, Балкански център за екология и опазване на околната среда, БАН и Денкщадт-България (България),Yorkshire Forward, University of Sheffield, University of Leeds (Великобритания) – 52500 евро за БАН (26300 евро за ИИХ)..
   

2. 
   Hydrogen production from Black Sea water by sulfide-driven fuel cell (HYSULFCEL) (ERA.NET проект, финансиран от Европейската комисия в рамките на 7-ма Рамкова програма за изследвания и технологично развитие). БАН участва с 2 института - ИИХ и ИО-Варна в общ консорциум с Institute of Inorganic Chemistry and Electrochemistry, Tbilisi, Georgia и University “Politehnica” of Timişoara, Romania. ИИХ е координатор на проекта. Финансиране – 207240 лв. общо за БАН; 167220 лв. за ИИХ.
   

Предвижда се създаването на метод и инсталация за оползотворяването на сероводорода в Черноморските води под формата на водород. Програмата за 2012 г. предвиждаше разработването на методи за пред-концентрирането на преработваните води за повишаването на концентрацията на сулфидни йони и разработването на конструкции на горивни клетки за окислението на сулфидите до сулфити и сулфати, съчетано с добива на електроенергия. Задачата за пред-концентрирането на сулфидните йони е изпълнена. Бяха извършени и много експерименти по окисляването на сулфиди до сулфати в различни конструкции на горивни клетки. Работата в това направление продължава.

ИИХ участвува в следните договори по ЕБР

За приключване на проекта от 2 до 9 юли се състоя работно посещение на унгарския учен д-р Роберт Адоний в ИИХ-БАН. По време на посещението, бяха обсъдени получените до този момент резултати по проекта. Окончателно беше написана научната статия “Systematic approach for activities scheduling in SC” с автори R. Adonyi, E. G. Kirilova, N. Vaklieva-Bancheva, представяща резултатите от изпълнението на проекта и бе представена за печат в Bulgarian Chemical Communications. Освен това, по време на посещението д-р Адоний изнесе пед колоквиума на ИИХ лекция на тема „IT in logistic”.

Допълнителни източници на финансиране – няма.

Задачата има пряка връзка с икономиката и организацията на производството в сложни химически комплекси. Предоставя подходящи модели на ресурсно-осигурителни вериги за ефективно краткосрочно и средносрочно планиране и разписания на дейностите в сложни химически комплекси.

(Код отразяващ иновационния потенциал на разработката iR3)

Основната цел на настоящия проект е да се предложат нови и усъвършенстват съществуващи оптимизационни методи за моделиране на процеси, протичащи с фазово и/или химично равновесие.

През 2012 г. няма реализирани командировки нито от Българска нито от Унгарска страна и работата по проекта протече основно в проучване на специализираната литература.

За съжаление тези проекти се прекратяват, поради решението на унгарската страна да финансира договори по ЕБР само с участието на институти от УАН.

• 
  С Чехия - един договор - Институт по теоретични основи на химичните процеси, ЧАН по ЕБР
  

Институт-партньор: Институт по теоретични основи на химичните процеси, ЧАН.

Срок на проекта 2011-2013 гг.

Основната цел на настоящия проект е да се определи експериментално разтворимостта и моделира фазовото равновесие на биологично активни вещества от растителен произход в СК разтворител, например СК CO₂.

През 2012 г. е реализирана 1 командировка в периода 12-18 ноември 2012 г.

През 2012 г.е изследвана експериментално и е моделирана разтворимостта на (-)-alpha-bisabolol, ((-)-6-methyl-2-(4-methyl-3-cyclohexen-1-yl)-5-hepten-2-ol), в подкритичен и свръхкритичен CO₂ при температури от (313, 323, и 333) K и налягания от (7 до12.5) MPa. Подготвя се научно съобщение.

Годишна квота по ЕБР- за между академичните договори – по четири седмици за всяка от страните;

Финансови условия: – ЕБР

(Код отразяващ иновационния потенциал на разработката iR1)