Тема: Използване на възобновяеми органични ресурси за производството на продукти с добавена стойност

Начало 1 февруари, 2010 г., срок 5 години.

Подписан е меморандум за съвместни изследвания с ректора на Университета в Харидвар.

Проектът представлява завършване на изследване с Политехника на Лил - Университет за наука и технология Лил-1, Лил, Франция, по междуинститутско споразумение; изследването е било предмет на докторантска дисертация защитена през 2010 г, като включва доработване на някои етапи с оглед публикуването на резултата.

1. Elqotbi, M., S.D. Vlaev, L. Montastruc, I. Nikov. CFD modelling of two-phase stirred bioreaction systems by segregated solution of the Euler-Euler model, Comp. Chem. Eng. 36, 2013, 48, 113-120.

Връзка с националните и международни приоритети - да

Отношение към опазването на околната среда - да

Отношение към регионални програми /РОДОПИ и др./ - Програма БАН 2.1

Връзка с индустрията и икономиката(област на приложение) – няма

(Код отразяващ иновационния потенциал на разработката iT2)
с Германия

3. 
   Пиезоеластичен едномерен модел на биматериална стуктура, с приложение към перки на вятърна турбина
   

1. 
   Съставени са и решени аналитично моделните уравнения за статика и динамика на композитната структура с пиезоелектричен горен слой, представляваща перка на вятърна турбина. Програмната реализация на модела Shear-lag е осъществена посредством съставяне на пакет програми на Фортран;
   
2. 
   Направена е обработка на получените резултати за тензора на напреженията в различните слоеве на композита, градиента на ел.поле и за деформациите. Изведени са условията, при които започват да се образуват пукнатини в композита.
   
3. 
   В резултат от работата по проекта има 3 устни доклада, представени на международни конференции в България. Един от тях е публикуван в пълен текст, и един е одобрен за публикуване, предстои да излезе следващата година.
   
4. 
   Беше изготвена и статия, изпратена в специализирано списание в САЩ, в момента е на етап рецензиране:
   

5. 
   Изготвена е литературна справка във връзка с подготовката на нов проект за кандидатстване по DFG за влияние на температура и влажност върху механичните свойства на композитни структури;
   

Ръководител на темата – проф. Уилфрид Бекер – Технически университет-Дармщтад, Германия,

Участници от ИИХ - доц. д-р Т. Петрова

(Код отразяващ иновационния потенциал на разработката iR5)

1. 
   Мадридски Автономен Университет, Мадрид, Испания
   

2. 
   Лисабонски Висш Инженерен Институт, Лисабон, Португалия
   

3. Университет на Западна Гърция, Янина, Гърция

Ръководител на двустранните споразумения от ИИХ: проф. Р.П. Статева


До ТРИ най-значими, международно финансирани проекти

1. 
   Hydrogen production from Black Sea water by sulfide-driven fuel cell (HYSULFCEL)
   

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.

Method and equipment for utilization of hydrogen sulfide from Black Sea waters in the form of hydrogen will be developed. For this purpose sulfide enrichment of the treated waters prior to the energy production is foreseen. Different construction of the compartments of a new fuel cell operating on the sulfide to sulfate catalytic oxidation are developed and experimental work on the optimization of the operating conditions was carried out.

2. 
   WASTE management focusing on: Knowledge and Integration to create Transnational economic development (WasteKit). Проект, изпълняван по приоритет FP7-REGIONS-2009-1 (Coordination and support action).
   

Разработен е план за управление и предложение за технологично решение за осъществяване на новия завод за пререботка на твърди отпадъци на община София. Предвидена е възможността за директно третиране на отпадъците с производство на гориво в рамките на завода.

Разработени са план и наръчници за обучение на администрацията.

WASTEKIT – WASTE management focussing on: Knowledge and Integration to create Transnational economic development

A plan for management and proposal for technology for the operation of the new municipal solid waste (MSW) treatment plan for Sofia was developed. The option of RDF (residue derived fuel) from MSW was considered.

A plan and mentoring guide for training of the administration was developed.
3. “Повишаване на енергийната ефективност посредством оптимизация на технологията и оползотворяване на ниско потенциална топлина”

Pазработвана с Катедра Химически и екологични науки, Университет на Лимерик, гр. Лимерик, Ирландия; Финансиране: Enterprise Ireland, една година, 150000 €; Ръководител: Проф. д-р Крум Семков, екип общо 5 души, вкл. докторант

Изследванията и резултатите на проекта се отнасят към повишаване на енергийната ефективност на комплексни индустриални системи с непрекъснато действие, намаляване на енергийната консумация и оползотворяване на отпадна енергия. Постигнати са резултати в разработката на методология за анализ, управлявано проектиране и реконструиране на топлообменни системи, интензифициране на вътрешния топлообмен и утилизация на отпадна топлина. Приложени са иновативни методи, базирани на комбинирано управление на температура и налягане/парциално налягане. Те се използват за оползотворяване на нископотенциална топлина, която обикновено се губи с отпадните потоци. Като цяло производството се оптимизира с комплексен термодинамичен и икономически критерий за минимизиране на изходящата ексергия (достъпна оползотворяема топлина) и срока на откупуване.

The research activity and results of this project concern the energy efficiency improvement of complex industrial systems with continuous operation, reduction of energy consumption and recovery of waste heat. Useful results are obtained in development of methodology for analysis, guided design and redesign of heat exchanger networks, intensification of the internal heat exchange and waste heat recovery. Innovative methods based on combined temperature and pressure/partial pressure management are also successfully applied to recovery of low grade heat, which is usually lost with the waste flows. The production scheme is optimized with respect to a complex thermodynamic and economic criterion for minimisation of the output exergy (available heat) and the pay-back time.

4. 
   УЧАСТИЕ НА ЗВЕНОТО В ПОДГОТОВКАТА НА СПЕЦИАЛИСТИ
   

Подробно описана, водената учебна дейност е както следва:

4.1.1. лекции:

60 ч. „Химична технология”, за 4 курс специалност “Химия” и 30 ч. ”Химични технологии”, за 3 курс специалност “ПО по ХФ”.

Упражнения по «Теоретична механика 1 – статика и кинематика» за 1 курс «Строително инженерство», втори семестър, англоезично обучение – 60 часа, или общо 60 часа за периода февруари 2011 – юни 2011.

Упражнения по «Механика» за 1 курс «Зелена енергетика», втори семестър, англоезично обучение – 30 часа, или общо 30 часа за периода февруари 2012 – юни 2012.

Упражнения по «Теоретична механика 2 – динамика » за 2 курс «Строително инженерство», трети семестър, англоезично обучение – 60 часа, или общо 60 часа за периода октомври 2012– януари 2013.

1. Aurelie Hougron, Universite Lille 1 –Polytech Lille, Lille, France, 30ч

2. Fabien Marty, UPPA, ENSGTI , Pau, France, 30ч

3. Julie Bachelart, UPPA, ENSGTI , Pau, France, 30ч

Общо 3 дипломанти - в това число 1 от ХТМУ и 2 от СУ .

Проф. д-р Д.Янков е ръководил 1 дипломант - Силвия Христоскова, ХТМУ, „Получаване на млечна киселина с щам Lactobacillus plantarum AC-11 - определяне на оптималните условия и моделиране”, февруари 2012

Ас. С. Янкова е ръководила 1 дипломант - Лора Цветанова Василева, СУ-ХФ, "Биосинтез на ловастатин с алтернативни азотни източници, февруари 2012"

Проф. дтн В.Бешков е ръководил 1 дипломант - Луиза Попова (магистър, Биол. Факултет на СУ)
4.4. договори и споразумения с висши училища и научни организации в страната

Институтът по инженерна химия поддържа споразумения със следните висши учебни заведения:

• с УХТ-Пловдив,

• с У-т “Проф. Ас. Златаров”

• с ХТМУ- София
4.5 подготовка на докторанти:

През 2012 г. Учените от ИИХ са ръководили общо 7 докторанти, от тях 1 защитил през годината, 6 продължават обучението си и са зачислени 2 нови докторанти.

- инж. Иван Константинов Ангелов, редовна форма на обучение, зачислен на 1 август, 2011 г., ръководител проф. В. Бешков;

- инж. Грета Пеева Найденова, редовна форма на обучение, зачислена на 1 август, 2011 г., ръководител проф. Д. Янков;

– инж. Десислава Николова, редовна форма на обучение, срок за защита 2013 г., ръководител проф. Б. Иванов;

- инж. Боряна Димитрова, редовна форма на обучение, срок за защита 2013 г., ръководител проф. Б. Иванов;

- инж. Св. Димитрова, задочна форма, срок за защита 2013 г., ръководител проф. Д. Янков;

Проф. К. Семков - Ръководител на един докторант в Университета на Лимерик, Ирландия.

През 2012 г образователната и научна степен „доктор” е получил 1 докторант:

- инж. Добрин Георгиев, отчислен с право на защита – защитил на на дисертационен труд на тема: "Числено изследване на енерго-спестяващи разбъркващи устройства"., ръководител проф. С. Влаев;

М. Лазарова - Стипендия от Фонда за отпускане на стипендии по Програма на Финансовия механизъм на Европейското икономическо пространство в размер на 1 781 евро за командировка 10 дни като гост-изследовател в SINTEF, Трондхайм, Норвегия.

- от България:

С. Георгиева – стипендия по проект BG051PO001-3.3.05-0001, „НАУКА И БИЗНЕС”: Извличане и оценяване на полезни вещества от отпадъчни растителни суровини - 9000 лева, за едномесечна командировка във Франция, гр. По, ENSGTI и закупуване на необходими химикали.

Присъдено научно звание професор на Наташа Банчева -22 май 2012 г.

Присъдено научно звание доцент - 3

на Мария Дойчинова, февруари 2012г; на Елена Разказова.Велкова, февруари 2012г; на Даениела Джонова-Атанасова, февруари 2012.

Присъждане на научното звание „Главен асистент” – 6: на Р. Попов, А. Галушко, С. Георгиева, Цв. Първанова-Манчева; П. Попова; Е. Василева.

В ход са един конкурс за доцент и един за гл. асистент.

К. Семков: Избран от Академичния сьвет на Университета на Лимерик, гр. Лимерик, Ирландия за Adjunct Professor кьм Department of Chemical and Environmental Sciences, от 1.4.2012 г. за срок от 5 години.

Н. Дерменджиева: Защитена магистърска степен в ХТМУ – София

Като вземем предвид писмо 80-00-160 /20.12.2007 г.на Председателя на БАН относно иновационната политика, може да се отбележи, че всички проекти, по които се работи в ИИХ, са с иновационен характер. И през 2012 година по-голямо внимание бе обърнато към промишлеността и външните възложители

Финансовата криза се отрази неблагоприятно и на възможностите за контакти с промишлеността и внедряване на готовите разработки на ИИХ в страната. Въпреки това учените от ИИХ продължават да работят по редица иновационни проекти и да трупат авторитет, самочувствие и know-how за предстоящите контакти с представители на нашата промишленост. Във връзка с това са и съвместните дейности по проекти-договори, разработки и поръчки от външни възложители.

ИИХ има 40 готови за стопанска реализация разработки. По важните от тях са:

Продуктът намира приложение във фармацията, техниката и строителството.

Получен е препарат, защитен с BG патент 61970/99 год., на основата на мултиблокови полиетери и нискомолекулни лиганди, за третиране на замърсени от тежки метали и пестициди води и почви. По този начин се прекъсва замърсяването на почвата чрез поливане със замърсени от тежки метали и пестициди води и разпространяването им в околната среда. Препаратът може да се използва и за рехабилитиране на замърсени почви, тъй като предотвратява преминаването на тежки метали и пестициди в растенията.

Има излязъл патент с рег. № 108276/16.10.2003. Патентно-притежател е Института по инженерна химия . Степен на готовност: готов продукт за реализация.

Създаден е образец на промишлен апарат за хидравлична класификация - отделяне на пластмасови частици от медни жички, камъчета и пясък. Апаратът позволява регулиране на дебита на течността, според който става избирателно сепариране на твърди частици в течна среда.

Отношение към опазването на околната среда - рециклиране и вторична употреба на пластмасови и медни отпадъци. Апаратът е внедрен в производството от заявителя "КомПозит - ОПК МГ" от 2002 г.
"Технология за пълното пречистване на отпадни води от нитрити "

Работен колектив: ст.н.с. І ст.дтн В. Бешков, технолог Валентина Лукова

Разработена е технология за пълното пречистване на отпадните води от нитритни йони на базата на предварително концентриране чрез йонообмен и следваща химична редукция с карбамид.

Отношение към опазването на околната среда - унищожават се нитритните йони, получени в резултат на частичната редукция на нитрати и превръщането им в молекулен азот. Безотпадна технология на пречистване. По договор с "Водоканалпроект - чисти води" ООД от 2002 г.
Технология за добиване на биогаз от органични отпадъци.

Работен колектив: ст.н.с. І ст. дтн В. Бешков, ст.н.с.І ст.дтн Р. Даракчиев, ст.н.с.ІІ ст.д-р Кр. Семков, техн. Валентина Лукова

Разработеният процес със създадената инсталация показват висока производителност. Заедно с това се постига висока степен на оползотворяване на органичния субстрат – над 95%, като се преработват отпадни води с много високо натоварване по химически потребен кислород (ХПК над 50 г/дм³). Технологията показва висока устойчивост по отношение на природата на субстрата–източник на органично вещество, по отношение на колебания в киселинността на субстрата, на температурата му и на продължително гладуване на микробната култура.

Методът е приложим за разнообразни органични субстрати, отпадащи от хранително-вкусовата промишленост, спиртоварството, пивоварството и селското стопанство. При него се съчетават две полезни обстоятелства: обезвреждане на отпадъци с добиването на енергия.

Задачата е разработена по договор с "УНИТЕХ ООД" от 2003 г.; договор с НИФ ИФ-02-22/24.10.2005 г.; договор с “Винарска изба Кехлибар” ООД от 29.06.2006 г.

Допълнително инсталацията е изпитана при субстрати – свински тор, птичи тор, отпадъчни мастни киселини.

Степен на готовност: изготвен е работен проект на инсталацията, основана на спиртна шлемпа като субстрат
Регламент за производството на трибестан

Ръководител: ст.н.с.І ст. дтн В. Бешков

Разработката е по поръчка от „Аркадиа-Херба” ООД, с. Нови хан, Софийско. Изработеният регламент е използван за проектиране на инсталация за производството на трибестан от Tribulus terrestris L. в предприятието.

Разработен е метод за пречистване на отпадъчни води от производството на фазерни плоскости. Разработката е по поръчка на “Лесопласт” АД, гр. Троян. Методът се състои в съчетано третиране на отпадъчните води с коагулант и флокулант в определено съотношение и по определен начин (ноу-хау). Постигнати са показатели за води от 3-та категория (ХПК под 250 мгО2/л). Разработката е приета от възложителя и резултатите са потвърдени от независими полупромишлени опити.

Методът съчетава третиране на отпадъци с извличане на енергия от изходната суровина. Той е предназначен за третиране на всички видове органични отпадъци и субстанции- без значение от техния произход, биоразградимост или съдържанието на влага. Той се базира на висока температурна пиролиза (например2000 - 3000°C) при нисък разход на енергия. Високата температура се постига с богата на енергия газообразна смес на водород и кислород. В резултат на това се произвежда с висока добив горима газова смес от въглероден окис и водород, т.е. около1 куб. м газ от1 кг сухи твърди битови отпадъци. Енергийното съдържание на този газ е 33% от това на метана. Може да се използва за локално парно отопление, пара или/и производство на електроенергия, за двигатели с вътрешно горене, като суровина за химическата промишленост(като източник на водород, за торове, за синтетичен бензин) и др.

Методът е безотпаден.При този процес няма образуване на течни продукти(като катран). Страничният продукт е въглен, който може да се използва за различни цели: пълнител за автомобилни гуми, активен въглен, електроди или като гориво. Поради високите температури на пиролизния процес емисиите във въздуха са незначителни. Процесът не генерира вредни продукти като прахови частици, диоксини и фурани. Концентрацията на азотни оксиди са в рамките на пределно-допустимите концентрации. От друга страна, в случай на отделяне на серни окиси, хлор и тежки метали те могат да бъдат отделяне в скрубер.

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.