o projektu
- sažetak
- ciljevi
- novosti
" Ispitivanje i modeliranje mehaničkog ponašanja bioosušenog otpada kao preduvjet energetske oporabe. Predloženi projekt primarno je orijentiran na detaljno eksperimentalno ispitivanje i numeričko modeliranje mehaničkog ponašanja bioosušenog otpada. Biosušenje je varijacija aerobne razgradnje koja se primjenjuje za parcijalnu stabilizaciju komunalnog otpada. Nakon biosušenja, otpad se upućuje u daljnu mehaničku rafinaciju gdje se izdvaja organski bogata sitnozrnata frakcija koja je pogodna za odlaganje na bioreaktorsko odlagalište. Jednom odložena, ova se frakcija ponovno podvrgava postupku vlaženja, s ciljem intenziviranja procesa razgradnje i proizvodnje bioplina. Proizvedeni bioplin potom se može iskoristiti za energetsku oporabu kroz proizvodnju toplinske i/ili električne energije. Trenutno u Republici Hrvatskoj postoje tri funkcionalna MBO potrojenja s tehnološkim procesom obrade čiji je izlazni proizvod pogodan za odlaganje na bioreaktorsko odlagalište. To su CIOS-MBO iz Varaždina i Županijski centri za gospodarenje otpadom Marišćina i Kaštijun. Nadalje, Pravilnik o načinima i uvjetima odlaganja otpada, kategorijama i uvjetima rada za odlagališta otpada (NN 114/15) prepoznaje bioreaktosko odlagalište kao odlagalište otpada za neopasni otpad - podkategorija 1. Unatoč tome što su u RH bioreaktorska odlagališta dozvoljena i već postoje postrojenja čiji je izlazni produkt pogodan za energetsku oporabu, u RH trenutno ne postoji niti jedno bioreaktorsko odlagalište. Kao jedan od razloga ovakvoj situaciji svakako se može istaknuti nedovoljan broj eksperimentalnih podataka o geotehničkim parametrima sitnozrnate frakcije bioosušenog MBO otpada. Drugi razlog je nedostatak prikladnog numeričkog modela za ovu vrstu otpada. Uslijed ovih nedostataka projektiranje bioreaktorskog odlagališta nije moguće. Stoga je glavni cilj novog istraživanja, na temelju utvrđenih eksperimentalnih podataka, razviti prikladan konstitutivni model za opisivanje 3-D stanja naprezanja i deformacija sitnozrnate frakcije bioosušenog otpada. Razvijeni model tada bi se mogao koristiti za potrebe projektiranja bioreaktorskih odlagališta. Model bi svoju primjenu mogao naći ne samo u RH već i u drugim zemaljama regije kod kojih MBO tehnologija tek treba biti implementirana. Stjecanjem ekspertize u provođenju pokusa i numeričkom modeliranju bioosušenog otpada na Geotehničkom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu omogućit će se otvaranje specifičnog područja istraživanja, visoko komplementarnog s postojećim istraživačkim iskustvom u Hrvatskoj. Rezultati ovog projekta dozvolit će racionalniji pristup u projektiranju odlagališta otpada, kao i nadopunu Strategije gospodarenja otpadom Republike Hrvatske. Osim toga, rezultati pokusa će pružiti sveobuhvatan skup dobro kontroliranih, novih generičkih mjerila za računalnu validaciju različitih aspekata modeliranja MBO otpada te doprinjeti unaprjeđenju njegove prediktivne snage za potrebe projektiranja odlagališta otpada. Cilj projekta je stvoriti specifičnu i dugoročnu istraživačku nišu za Eksperimentalni i numerički laboratorij na Geotehničkom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu, u suradnji s centrom izvrsnosti u Austriji. Spomenuta suradna temelji se na višegodišnjoj ekspertizi u području numeričkog modeliranja profesora Ericha Bauera s Tehničkog sveučilišta u Graz-u.
" Ispitivanje i modeliranje mehaničkog ponašanja bioosušenog otpada kao preduvjet energetske oporabe.Glavni cilj istraživanja je, na temelju utvrđenih eksperimentalnih podataka, razviti prikladan konstitutivni model za opisivanje 3-D stanja naprezanja i deformacija sitnozrnate frakcije bioosušenog otpada na temelju hipoplastičnog koncepta. Razvijeni model moći će se koristiti za potrebe projektiranja bioreaktorskih odlagališta. Model bi svoju primjenu mogao naći ne samo u RH već i u drugim zemaljama regije kod kojih MBO tehnologija tek treba biti implementirana. Za što točniju kalibraciju modela neophodno je eksperimentalno istražiti utjecaj iznosa naprezanja i stanja zbijenosti na vršnu čvrstoću, utvrditi postoji li kritični kut unutrašnjeg trenja i kritična zbijenost ili ne, preformulirati funkcije odnosa relativne gustoće i stanja naprezanja hipoplastičnog modela te utvrditi podatke za određivanje granularne krutosti uzimajući u obzir i ovisnost granularne krutosti o vlažnosti otpada. Nadalje, neophodno je utvrditi utjecaj nehomogenosti uzorka na mehaničko ponašanje ponavljanjem istog pokusa najmanje dva do tri puta. Ovo pitanje ključno je za kalibraciju konstitutivne jednadžbe, tj. važno je znati koji je parametar modela više ili manje osjetljiv na devijaciju eksperimentalnih podataka. Za praktičnu primjenu, kompleskno ponašanje bioosušenog MBO otpada potrebno je modelirati u simplificiranom obliku kako bi se omogućila jednostavna kalibracija konstitutivnih parametara koristeći podatke iz standardnih laboratorijskih pokusa.
1. godina projekta
U kolovozu 2018. je na TU Graz, u sklopu bilateralne suradnje, boravio voditelj projekta izv.prof.dr.sc. Igor Petrović. Izvještaj sa sastanka možete vidjeti na ovoj poveznici.
Dana 1. listopada 2018. godine sklopljen je ugovor o radu na radno mjesto asistent-doktorand na određeno vrijeme s Nikolom Kaniškim, mag.ing.amb. Više o Nikoli možete saznati u kartici "Naš tim". Tijek odabira kandidata možete vidjeti na ovoj poveznici.
Dana 12. listopada 2018. na Geotehnički fakultet je isporučen triaksijalni uređaj za ispitivanje mehaničkih parametara MBO otpada. Nabava ovog uređaja financirana je sredstvima HRZZ-a. Nabava uređaja provedena je temeljem postupka jednostavne nabave. Sliku uređaja možete vidjeti u kartici "Naši uređaji". Uređaj je stavljen u rad te je u siječnju 2019. proveden prvi CU pokus na probnom uzorku od humusnog materijala. Sliku probnog uzorka možete vidjeti u kartici "Eksperimenti u slici". Izvještaj o probnom mjerenju možete vidjeti na ovoj poveznici.
U listopadu 2018. su na TU Graz, u sklopu bilateralne suradnje, boravili voditelj projekta izv.prof.dr.sc. Igor Petrović i doktorand Nikola Kaniški, mag.ing.amb. te tom prigodom prezentirali HRZZ projekt. Izvještaj sa sastanka možete vidjeti na ovoj poveznici.
U prosincu 2018. i siječnju 2019. provedeno je umjeravanje mjerila pomaka, mjerila tlaka, mufulne peći i pješčane kupelji. Slike umjeravanja možete vidjeti u kartici "Eksperimenti u slici". Umjerne certifikate možete vidjeti na ovoj poveznici.
U prosincu 2018. provedeno je uzorkovanje sitne frakcije bioosušenog otpada sa MBO Brezje - Varaždin. Izvještaj možete vidjeti na ovoj poveznici.
2. godina projekta
U veljači 2019. provedeno je uzorkovanje sitne frakcije bioosušenog otpada sa CGO Kaštijun i CGO Marišćina. Slike uzorkovanja i uzorkovanog otpada možete vidjeti u kartici "Eksperimenti u slici".
U veljači 2019. na Geotehnički fakultet je isporučen kalup za ispitivanje zbijenosti MBO otpada vibro pločom i piknometri. Nabava ovih uređaja financirana je sredstvima HRZZ-a. Sliku uređaja možete vidjeti u kartici "Naši uređaji".
Dana 27. ožujka 2019. istraživačkom timu projekta priključio se Nikola Hrnčić, mag.ing.geoing. Više o Nikoli možete saznati u kartici "Naš tim".
Za potrebe praćenja recentnije literature na teret projekta su u ožujku 2019. nabavljeni zbornici radova sa sljedećih simpozija: International Waste Management and Landfill Symposium - Sardinia (2011,2013,2015 i 2017) International Symposium on Biomass and Waste - Venice (2012, 2014,2016 i 2018).
Utvrđivanje osnovnih geotehničkih parametara uzorkovanog otpada s CGO Kaštijun i Marišćina završena je u travnju 2019. te su trenutno u pripremi dva članka koji će biti upućeni u postupak recenzije do kraja lipnja 2020. godine. Utvrđeni su sljedeći parametri: vlažnost uzorkovanog materijala, razdvajanje otpada po vrstama, razdvajanje otpada po dimenzijama čestica, granulometrijski sastav, gustoća čestica otpada, minimalni i maksimalni koeficijent pora suhog uzorka, minimalna i maksimalna gustoća suhog uzorka. Slike ispitivanja možete vidjeti u kartici "Eksperimenti u slici". Sažeti izvještaj o utvrđenim rezultatima možete vidjeti na ovoj poveznici.
Dana 16. travnja 2019. istraživačkom timu projekta priključio se doc.dr.sc. Boris Kavur. Uža specijalnost doc. Kavura su geomehanička laboratorijska mjerenja. Više o Borisu možete saznati u kartici "Naš tim".
Od 25. do 26. travnja 2019. je na Geotehničkom fakultetu, u sklopu bilateralne suradnje, boravio profesor Erich Bauer.
Dana 8. svibnja 2019. na Geotehnički fakultet je isporučen uređaj za mjerenje radijalnih pomaka u triaksijalnoj ćeliji. Nabava ovog uređaja djelomično je financirana sredstvima HRZZ-a. Sliku uređaja možete vidjeti u kartici "Naši uređaji".
U svibnju 2019. nabavljeni su sljedeći ASTM standardi: - 2019 WATER AND ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY 11.04 Waste Management - 2019 WATER AND ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY 11.05 Environmental Assessment, Risk Management and Corrective Action Nabava ovih standarda djelomično je financirana sredstvima HRZZ-a.
U svibnju 2019. provedeno je dodatno uzorkovanje sitne frakcije bioosušenog otpada sa CGO Marišćina. Sažeti izvještaj s uzorkovanja u veljači i svibnju 2019 možete vidjeti na ovoj poveznici.
Dana 7. lipnja 2019. godine utvrđena je kategorizacija uzorkovanog otpada. Svi fizikalno kemijski parametri bili su ispod maksimalne dozvoljene koncentracije izuzev DOC parametra što je i očekivano budući da se radi o otpadu pogodnom za odlaganje na bioreaktorsko odlagalište.
Od 06. do 14. lipnja 2019. su na TU Graz, u sklopu bilateralne suradnje, boravili doktorandi Nikola Hrnčić, mag.ing.aedif. i Nikola Kaniški, mag.ing.amb. Tom prigodom odslušali su kolegij "Theory of Materials". Predavač kolegija bio je profesor Erich Bauer.
Dana 23. listopada 2019., zbog odlaska na stručno usavršavanje u inozemstvo, istraživačkom timu projekta umjesto dr.sc. Marka Petrica priključila se dr.sc. Ivana Melnjak. Uža specijalnost dr.sc. Ivane Melnjak je gospodarenje posebnim kategorijama otpada. Više o Ivani možete saznati u kartici "Naš tim".
Od 23. do 25. studenog 2019. je na Geotehničkom fakultetu, u sklopu bilateralne suradnje, boravio profesor Erich Bauer.
Za potrebe praćenja recentnije literature na teret projekta u prosincu 2019. nabavljene su sljedeće knjige: - Raffaello Cossu, Stegmann R., Solid Waste Landfilling, Concepts, Processes, Technologies, Elsevier 2019 - Sustainable landfilling, Edited by Cossu R., Sloot H. v.d., IWWG International Waste Working Group 2014. - Rao, V.V.S., Sivakumar Babu, G.L., Forensic Geotechnical Engineering, Developments in Geotechnical Engineering, DOI 10.1007/978-81-322-2377-1_26 - Lu, N., Mitchell, J., Geotechnical Fundamentals for Addressing New World Challenges, Springer Series in Geomechanics and Geoengineering, https://doi.org/10.1007/978-3-030-06249-1_9
Dana 9. prosinca 2019. izvršena je nadogradnja velikog edometra na način da je nabavljeno potopno mjerilo sile. Ovom nadogradnjom omogućeno je mjerenje sile trenja po obodu uzorka i edometarskog prstena. Mjerilo sile će biti isporučeno u veljači 2020. godine. Nabava ovog uređaja u potpunosti je financirana sredstvima HRZZ-a.
Dana 19. prosinca 2019. objavljen je natječaj za nabavu Infinite Volume Controller-a. Spomenuti uređaj bit će isporučen u prvoj polovici 2020. godine. Nabava ovog uređaja u potpunosti je financirana sredstvima HRZZ-a.
U posljednjem kvartalu 2019. godine započeti su triaksijalni pokusi s ciljem utvrđivanja piknotropije i barotropije na vršni kut unutrašnjeg trenja te s ciljem uvrđivanja da li postoji kritični kut unutrašnjeg trenja za MBO otpad. Trenutno je uspješno provedeno mjerenje na tri uzorka otpada pri različitim ćelijskim pritiscima. Očekuje se da će se sa započetim programom istraživanja završiti tijekom 2020. te da će dobiveni rezultati biti publicirani tijekom 2021. godine. Slike ispitivanja možete vidjeti u kartici "Eksperimenti u slici".
U posljednjem kvartalu 2019. godine započeti su konsolidacijski pokusi u velikom eodometru. Trenutno je završeno mjerenje na dva suha uzorka te su trenutno u pripremi mjerenja na vlažnom uzorku. Očekuje se da će se s započetim programom istraživanja završiti tijekom 2020. te da će dobiveni rezultati biti publicirani tijekom 2021. godine. Slike ispitivanja možete vidjeti u kartici "Eksperimenti u slici".
U 2019. godini započete su pripreme za provođenje pokusa puzanja u eodometarskoj ćeliji. Trenutno je završeno mjerenje na tri uzorka. Očekuje se da će se s započetim programom istraživanja završiti tijekom 2020. te da će dobiveni rezultati biti publicirani tijekom 2021. godine.
Tijekom 2020. godini planira se provesti manji eskperimentalni program na uređaju za direktan posmik. Planira se da će istraživanja završiti tijekom 2020. te da će dobiveni rezultati biti publicirani tijekom 2021. godine.
3. godina projekta
U veljači 2020. isporučeno je potopno mjerilo sile. Sliku uređaja možete vidjeti u kartici "Naši uređaji".
U travnju 2020. nabavljeni su rotametri. Sliku ovog uređaja možete vidjeti u kartici "Naši uređaji".
U svibnju 2020. isporučen je i kontroler beskonačnog volumena. I sliku ovog uređaja možete vidjeti u kartici "Naši uređaji". Nakon zastoja uzrokovanog korona virusom trenutno (rujan-listopad) je u tijeku uhodavanje u rad s novim uređajem.
U svibnju 2020., usprkos krizi uzrokovanoj korona virusom, provedeno je ispitivanje posmične čvrstoće bioosušenog otpada u uređaju za direktan posmik na Institutu građevinarstva Hrvatske. Slike mjerenja možete vidjeti u kartici "Eksperimenti u slici".
U svibnju 2020. izvršeno je umjeravanje uređaja za mjerenje odlagališnih plinova. Sliku uređaja možete vidjeti u kartici "Naši uređaji".
U srpnju 2020. provedeno je uzorkovanje sitne frakcije bioosušenog otpada sa CGO Marišćina s ciljem da se utvrde razlike u sastavu otpada iz zimskog i ljetnog perioda. Slike uzorkovanja i uzorkovanog otpada možete vidjeti u kartici "Eksperimenti u slici".
Pokrenut je dugotrajan pokus konsolidacije otpada uz dozvoljenu razgradnju otpada s ciljem utvrđivanja iznosa slijeganja uzorkovanog razgradnjom otpada. Sliku eksperimenta možete vidjeti u kartici "Eksperimenti u slici".
U rujnu 2020. godine objavljena su dva rada na online simpoziju Recent Trends in Geotechnical and Geo-Environmental Engineering and Education RTG2EE International Conference. Naslovi članaka su Geotechnical properties and bearing capacity of MBT waste i Applicability of the Large pycnometer method for determination of specific gravity of mechanically and biologically treated waste.
Dana 8. rujna doktorand Nikola Kaniški uspješno je obranio prijedlog teme svoje doktorske disertacije na Geotehničkom fakultetu te je prijedlog teme upućen u daljnju proceduru. Sliku s obrane možete vidjeti ovdje i ovdje.
Trenutno su u pripremi dva članka za simpozij Gospodarenje otpadom - Zagreb 2021 te dva rada koji su predviđeni za objavu u časopisima s visokim IF pod radnim naslovima Određivanje gustoće čestica bioosušenog MBO otpada i Kolapsibilno ponašanje bioosušenog MBO otpada.
U studenom 2020. planira se zapošljavanje novog doktoranda za rad na HRZZ projektu "Projekt razvoja karijera mladih istraživača - izobrazba novih doktora znanosti; DOK-2020-1.
Dana 2. studenog 2020. godine sklopljen je ugovor o radu na radno mjesto asistent-doktorand na određeno vrijeme s Dinom Bosiljem, mag.ing.amb. Više o Dinu možete saznati u kartici "Naš tim".
U studenom 2020. isporučen je prijenosni analizator plinova Testo. Sliku uređaja možete vidjeti u kartici "Naši uređaji".
4. godina projekta
Dana 18 svibnja 2021. godine članovi istraživačke skupine Nikola Kaniški i Nikola Hrnčić sudjelovali su na online konferenciji "Waste to Resources". Detaljnije informacije o ovoj konferenciji možete pronaći na ovoj poveznici. Naslovi članaka su Settlement characteristic of saturated Mechanical Biological treated waste from Croatia i Maximum and minimum void ratio characteristic of MBT waste.
U 2021. godini nabavljeni su čeljusna drobilica i sjekač. Uređaji će se koristiti za pripremu uzoraka za simulaciju postupka biosušenja. Slike ovih uređaja možete pronaći u kartici "Naši uređaji".
U ožujku 2021. izrađena je bioreaktorska ćelija sa sljedećim karakteristikama: mjerenje vlage, temperature i atmosferskog pritiska na ulazu i izlazu iz ćelij; mjerenje temperature u uzorku; mjerenje slijeganja uzorka; mjerenje i kontrola protoka zraka rotametrom; mjerenje CO2 na izlazu iz ćelije; kondicioniranje zraka (odvlaživanje i povećanje temperature) na ulazu u bioreaktor; upravljanje radom kompresora; mjerenje promjene mase uzorka. Do sada je provedeno sedam probnih pokusa.
Dana 18 lipnja 2021. održana je prva doktorska konferencija Geotehničkog fakulteta pod naslovom "Istraživanja u inženjerstvu okoliša". Na toj konferenciji članovi istraživačke grupe Nikola Kaniški i Dino Bosilj prezentirali su rezultate istraživanja dobivene u skolpu ovog projekta. Njihove prezentacije možete vidjeti ovdje: Posebnosti ispitivanja bioosušenog otpada u troosnom uređaju" i Razvoj bioreaktorske ćelije za simulaciju postupka biosušenja.
U listopadu 2021. izv.prof.dr.sc. Igor Petrović i član istraživačkog tima Nikola Kaniški sudjelovali su na konferenciji Sardinia 2021. Tom prigodom prezentirana su dva rada: Shear strength of biodried municipal solid waste i Basic geotechnical parameters of biodried waste from winter and summer period.
Od 2-3 prosinca 2021. članovi istraživačke skupine Nikola Kaniški, Nikola Hrnčić i Dino Bosilj sudjelovali su na konferenciji "Waste Management and Recycling". Tom prilikom prezentirana su tri rada. Sažetke ovih radova možete vidjeti ovdje: Application of sensors based on the Arduino system in the process of bio-drying of municipal solid waste, Stability analysis of a bioreactor landfill i Influence of wetting procedure on the compressibility of the bioreactor landfill.
U prosincu 2021. članovi istraživačke skupine Nikola Kaniški, Nikola Hrnčić i Dino Bosilj sudjelovali su na Znanstvenoj školi IRB-a pod naslovom "Sveobuhvatni pristup istraživanju antropogenih pritisaka na okoliš". Više inforamcija o programu znanstvene škole možete pronaći na sljedećoj poveznici.
Od 18. siječnja 2021 do 18. siječnja 2022. godine provodio se dugotrajan pokus konsolidacije na uzorku otpada. Cilj ovog pokusa je bio utvrditi iznos slijeganja uzorkovanog razgradnjom otpada. Uz slijeganja, kontinuirano su se mjerili plinovi CO2 i CH4. Rezultati ovih mjerenja bit će prezentirani na konferenciji CORFU 2022.
Dovršeni su CU pokusi u triaksijalnoj ćeliji. Utvrđeno je da se za ispitivani otpad može odrediti linija kritičnog stanja. Ispitivani su normalno konsolidirani i prekonsolidirani (OCR=4) uzorci. Pokusima nisu utvrđene bitne razlike u ponašanju između normalno konsolidiranih i prekonsolidiranih uzoraka.
Na 5. Sjednici Senata Sveučilišta u Zagrebu održanoj 26.siječnja 2021. godine članu istraživačke skupine Nikoli Kaniškom odobreno je pokretanje postupka stjecanja doktorata znanosti u okviru doktorskog studija s naslovom teme "Utjecaj promjene vlažnosti na parametre stišljivosti metanogene frakcije bioosušenog otpada".
