Opis predmeta
Potencial različnih kategoriji lesne biomase za pridobivanje proizvodov z visoko dodano vrednostjo. Globalni trendi na področju predelave ligno-celulozne biomase: pridobivanje gradnikov iz olesenele celične stene in pridobivanje naravnih produktov lesnih rastlin (ekstraktivov).
Naravni produkti lesne biomase, sistematika in variabilnost. Posebnosti ekstrakcijskih tehnik za pridobivanje ekstraktivov iz lesne biomase. Preparativna ločba in izolacija ter kvalitativna in kvantitativna analiza spojin. Uporabni potencial lesnih ekstraktivov.
Hierarhične zgradba lesnih vlaken.
Priprava mikrofibirlirane (MFC) in nanofibrilirane celuloze ((NFC). Priprava celuloznih nanokristalov (CN).Fizikalne in kemijske lastnosti MFC, NFC in CN. Omejitve pri uporabi in modifikacija površine. Uporaba NFC in CN kot ojačitvenega materiala, kot osnove ali dodatka za filme, membrane, premaze, pene, hidrogele in aerogele, in kot nosilcev za bioaktivne snovi iz lesne biomase. Pregled inovativne rabe lignina in hemiceluloz.
Predmet učimo na programih
Cilji in kompetence
Cilji:
Pridobiti poglobljeno zanje o potencialu lesne biomase in možnostih pridobivanja produktov z visoko dodano vrednostjo. Pridobiti specializirana znanja s področja pridobivanja in uporabe ekstraktivov ter mikro- in nanofibrilirane celuloze iz lesne biomase.
Kompetence:
Doktorand je kompetenten za presojo primernosti ligno-celulozne biomase za pridobivanje produktov z visoko dodano vrednostjo. Ima ustrezne kompetence za samostojno raziskovalno delo na področju lesnih ekstraktivov in NFC.
Metode poučevanja in učenja
Predavanja (10 ur),
Seminarji (20 ur),
Laboratorijske vaje (10 ur),
Drugo (5 ur)
Predvideni študijski rezultati
Znanje in razumevanje:
Doktorand pozna različne kategorije lesne biomase in razume njihov potencial za pridobivanje proizvodov z visoko dodano vrednostjo. Seznanjen je s sodobnimi trendi na področju biorafinerij, s poudarkom na pridobivanju ekstraktivov in NFC. Razume ekstrakcijske tehnike in načine za izolacijo, vrednotenje in uporabo ekstraktivov.
Razume pripravo MFC, NFC in CN iz lesne biomase. Seznanjen je s fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi teh produktov. Pozna metode za modifikacijo NFC, prav tako pa možnosti njene uporabe v različnih sodobnih materialih.
Refleksija:
Doktorand je sposoben kritično ovrednotiti potencial različnih tipov lesne biomase za proizvodnjo dveh velikih skupin proizvodov, ekstraktivov in MFC ter NFC. Lahko presoja o izbiri ustreznih postopkov za pridobivanje ekstraktivov za njihovo izolacijo ter njihovo kvalitativno in kvantitativno vrednotenje. Prav tako pridobi poglobljen vpogled v produkcijo celuloznih fragmentov mikro in nanodimenzij, zelo dobro pozna njihove lastnosti ter primernost postopkov za modifikacijo teh lastnosti in možnosti za uporabo NFC in CN.
Prenosljive spretnosti:
Doktorand pridobljeno znanje uporablja pri drugih predmetih doktorskega študija. Smiselno uporablja strokovno znanstveno literaturo in druge vire v svojem raziskovalnem delu. Pridobljeno znanje dopolnjuje celosten vpogled v problematiko izkoriščanja lesne biomase.
Temeljni viri in literatura
Fengel D., Wegener G. 1989. Wood, Chemistry, Ultrastucture, Reactions. Berlin, Walter de Gruyter: 613 str.
Hon, D.N.-S. , Shiraishi, N. 2000. Wood and cellulosic chemistry. Marcell Dekke, New York, Basel. 914.
Rowe, J.W. Natural products of woody plants I and II. Springer Verlag. 1243 str.
Izbrani članki v domačih in tujih specializiranih strokovnih in znanstvenih revijah.
Bodi na tekočem
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana