Katedra prowadzi badania w obszarze termochemicznej i biologicznej konwersji biomasy i materiałów odpadowych, wytwarzania i zastosowania biocharu oraz kompleksowej oceny środowiskowej, ekonomicznej i społecznej technologii. Łączymy badania eksperymentalne z analizą całych łańcuchów technologicznych, od charakterystyki surowca i prowadzenia procesu, przez ocenę produktów, aż po analizę możliwości ich wykorzystania.
Piroliza biomasy i materiałów odpadowych
Rodzaj badań: badania procesu pirolizy oraz wpływu warunków prowadzenia procesu na właściwości otrzymywanych produktów.
Prowadzimy eksperymentalne badania pirolizy biomasy, pofermentu oraz innych materiałów organicznych w szerokim zakresie temperatur i kontrolowanych warunkach procesowych. Możemy analizować wpływ temperatury, szybkości nagrzewania, czasu przebywania materiału oraz atmosfery procesu na uzysk i właściwości biocharu oraz pozostałych produktów pirolizy.
Proces może być prowadzony w atmosferze inertnej N₂ lub CO₂, atmosferze reaktywnej z udziałem H₂O, a także w warunkach podwyższonego ciśnienia. Możliwe jest również pozyskiwanie ciekłych produktów pirolizy do dalszych badań.
Badania mogą służyć zarówno optymalizacji procesu, jak i opracowaniu warunków pozwalających uzyskać produkty o właściwościach dostosowanych do określonego zastosowania.
Biochar – produkcja, modyfikacja i zastosowanie
Rodzaj badań: otrzymywanie biocharów o określonych właściwościach oraz ocena możliwości ich wykorzystania.
Prowadzimy badania nad produkcją biocharu z różnych rodzajów biomasy i materiałów odpadowych. Właściwości otrzymywanego materiału mogą być kształtowane poprzez odpowiedni dobór parametrów pirolizy, wstępną modyfikację surowca oraz dalszą chemiczną lub fizyczną aktywację biocharu.
Możemy analizować zależność pomiędzy rodzajem materiału wejściowego, warunkami procesu i właściwościami końcowego produktu, a następnie oceniać jego przydatność do konkretnych zastosowań, w szczególności środowiskowych, glebowych i związanych z immobilizacją zanieczyszczeń.
Pozwala to prowadzić cały proces badawczy – od doboru surowca i parametrów pirolizy do eksperymentalnej weryfikacji działania otrzymanego biocharu.
Charakterystyka biomasy, biocharu i produktów procesowych
Rodzaj badań: określanie składu chemicznego, właściwości paliwowych, energetycznych i powierzchniowych materiałów.
Wykonujemy charakterystykę biomasy, materiałów odpadowych oraz produktów procesów termochemicznych. Badania obejmują m.in. oznaczanie zawartości C, H, S, N, Cl, P, K, Li, Ca, Ba i Na, a także wilgotności, zawartości popiołu, części lotnych, wartości opałowej oraz wybranych właściwości związanych z zachowaniem materiału w procesach termicznych.
Do charakterystyki właściwości powierzchniowych wykorzystujemy również spektroskopię FTIR, pozwalającą na identyfikację grup funkcyjnych oraz ocenę zmian zachodzących w materiale w wyniku pirolizy, aktywacji lub innych procesów modyfikacji.
Badania umożliwiają kompleksowe porównanie materiału wejściowego i produktu oraz określenie jego potencjału do dalszego zastosowania.
Badania biocharu w glebie i eksperymenty roślinne
Rodzaj badań: ocena rzeczywistego oddziaływania biocharu i innych materiałów na glebę oraz wzrost i rozwój roślin.
Prowadzimy eksperymenty roślinne w kontrolowanych warunkach klimatycznych. Możemy badać wpływ rodzaju i dawki biocharu na rozwój roślin oraz analizować jego zastosowanie jako dodatku poprawiającego właściwości gleby.
Badania mogą dotyczyć również retencji składników odżywczych, immobilizacji zanieczyszczeń oraz wykorzystania biocharu w procesach remediacji gleb zanieczyszczonych.
Kontrolowane warunki prowadzenia eksperymentów pozwalają porównywać działanie różnych materiałów oraz wiarygodnie określać zależność pomiędzy ich właściwościami a obserwowanym efektem środowiskowym.
Fermentacja beztlenowa, biogaz i procesy fermentacyjne
Rodzaj badań: eksperymentalne badania biologicznej konwersji substratów organicznych.
Prowadzimy laboratoryjne badania fermentacji beztlenowej i produkcji biogazu, z możliwością kontroli podstawowych parametrów procesowych i ciągłej rejestracji danych.
Badania mogą obejmować porównanie różnych substratów, współfermentację, wpływ parametrów prowadzenia procesu oraz zastosowanie dodatków poprawiających jego przebieg. Możliwe jest także badanie interakcji pomiędzy procesami biologicznymi i termochemicznymi, np. poprzez wykorzystanie biocharu lub wybranych produktów pirolizy w procesach fermentacyjnych.
Posiadana infrastruktura pozwala również prowadzić badania fermentacji mikrobiologicznej oraz ciemnej fermentacji ukierunkowanej na produkcję wodoru.
Life Cycle Assessment – LCA
Rodzaj badań: ocena oddziaływania środowiskowego produktów, procesów i technologii w całym cyklu życia.
Wykonujemy kompleksowe analizy Life Cycle Assessment (LCA) dla technologii istniejących oraz rozwiązań znajdujących się na etapie rozwoju. Analizie mogą podlegać pojedyncze procesy, całe instalacje, produkty lub zintegrowane łańcuchy technologiczne.
Ocena może obejmować m.in. emisje gazów cieplarnianych, zużycie energii i zasobów, emisje do środowiska oraz inne kategorie oddziaływania. LCA wykorzystujemy również do porównywania wariantów technologicznych, identyfikacji hotspotów środowiskowych i wskazywania możliwości optymalizacji rozwiązania.
Szczególnym obszarem naszych kompetencji są technologie energetyczne, gospodarka odpadami, gospodarka o obiegu zamkniętym, biogaz, biomasa, procesy odzysku zasobów oraz nowe technologie środowiskowe.
Life Cycle Costing – LCC
Rodzaj badań: ocena kosztów technologii i produktów w całym cyklu ich funkcjonowania.
Analizy Life Cycle Costing (LCC) pozwalają określić rzeczywistą efektywność ekonomiczną rozwiązania z uwzględnieniem nie tylko kosztów inwestycyjnych, lecz również kosztów eksploatacji, energii, materiałów, utrzymania instalacji oraz zagospodarowania produktów ubocznych i odpadów.
Metoda może być stosowana do porównywania alternatywnych technologii i scenariuszy, a jej wyniki mogą być bezpośrednio integrowane z analizą LCA.
SEA i kompleksowa ocena zrównoważonego rozwoju
Rodzaj badań: rozszerzona ocena technologii uwzględniająca aspekty środowiskowe, ekonomiczne i społeczne.
Prowadzimy analizy pozwalające ocenić rozwiązania technologiczne w szerszej perspektywie zrównoważonego rozwoju. Podejście może obejmować zarówno ocenę parametrów technologicznych, jak i konsekwencji środowiskowych, ekonomicznych oraz społecznych związanych z wdrożeniem danego rozwiązania.
Połączenie LCA, LCC i SEA umożliwia kompleksowe porównanie alternatywnych technologii i wspiera podejmowanie decyzji dotyczących ich dalszego rozwoju, optymalizacji i wdrażania.
Zintegrowane badania technologii
Posiadane kompetencje pozwalają łączyć poszczególne metody w kompletne ścieżki badawcze, obejmujące zarówno część eksperymentalną, jak i ocenę technologii.
Przykładowo możliwe jest przeprowadzenie badań w układzie:
biomasa / materiał odpadowy → piroliza → biochar → charakterystyka → modyfikacja → zastosowanie glebowe → eksperymenty roślinne
lub:
substrat organiczny → fermentacja → biogaz i poferment → dalsze zagospodarowanie produktów.
Wyniki badań eksperymentalnych mogą następnie zostać wykorzystane jako dane wejściowe do LCA, LCC i SEA, umożliwiając ocenę całego rozwiązania technologicznego, a nie jedynie jego pojedynczego etapu.
