Környezetvédelmi szempontból aktuális hőbomlási folyamatok termoanalitikai vizsgálata = Application of thermal analysis for studying thermal decomposition reactions possessing environmental interest

Műanyagok pirolitikus újrahasznosításához és növényi eredeti anyagok termikus hasznosításához és analíziséhez kapcsolódtak a kutatásaink. A műszaki polimerek közül az ütésálló polisztirol és a polikarbonát égésgátló adalékaiból pirolíziskor keletkező bróm-tartalmú vegyületeket azonosítottuk. Megállapítottuk, hogy a bróm megkötésére ammóniát lehet alkalmazni, mivel a keletkező ammónium-bromid por könnyen elválasztható a többi terméktől. Kimutattuk, hogy a szinergista adalék Sb2O3,valamint az égésgátló ammónium-polifoszfát (APP) egyaránt elősegíti a polimerek elszenesedését pirolízis során. Megállapítottuk, hogy az APP égésgátlóból felszabadul az ammónia, és a visszamaradó polifoszforsav módosítja a polimerek bomlásmechanizmusát, amelyet tiszta polifoszforsav alkalmazásával igazoltunk. Környezetkímélő, enzimes eljárással fehérített rostpépek vizsgálata során módszert dolgoztunk ki a nagyon kis mennyiségű maradék lignintartalom (<1%) meghatározására “in-situ” pirolízis-GC/MS segítségével. Megállapítottuk, hogy az enzimes biofehérítés és a rostpép előállítás során a ligninek funkciós csoportjaiban kémiai változások mennek végbe, amelyek a további lignin eltávolítást (fehérítést) megnehezítik. Különböző mezőgazdasági alapanyagok és hulladékok pirolitikus hasznosításához végeztünk kísérleteket, amelynek során többféle szervetlen vegyület és a szerves extrahálható anyagok hatását tisztáztuk. Összefüggést állapítottunk meg a hőbomlási paraméterek és az alkáliion-tartalom között. | This project has been related to the pyrolytic recycling of plastics and to the thermal utilization and analysis of biomass materials. Two technical polimers, high-impact polystyrene and polycarbonate have been studied and the brominated compounds have been identified among the pyrolysis products. We established that ammonia can be applied for trapping the bromine content because the ammonium-bromide powder formed can be easily separated from the other products.We demonstrated that both the synergyst Sb2O3 and the flame-retardant ammoniumpolyphosphate (APP) enhance the charring reactions during pyrolysis. We concluded that APP releases NH3 and the residual polyphosphoric acid modifies the decomposition mechanism of polymers, which was proved by the addition of pure polyphosphoric acid. Studying the pulps bleached by environmental friendly enzymatic process we determined the residual lignin content (<1%) by in-situ pyrolysis-GC/MS. We established that chemical reactions occurred in the functional groups of lignins during enzymatic biobleaching and pulping, which renders the further lignin elimination (bleaching) more difficult. We carried out experiments for the thermal utilization of various agricultural products and waste materials. We clarified the effect of various inorganic compounds and extractives on the thermal decomposition. We obtained correlations between the decomposition parameters and the alkali ion content

Combustion Kinetics of Corncob Charcoal and Partially Demineralized Corncob Charcoal in the Kinetic Regime

Charcoals produced by a modern, efficient method were studied in the kinetic regime, at oxygen partial pressures of 0.2 and 1 bar by thermogravimetric experiments and their reaction kinetic modeling. The charcoals were ground to an average particle size of 5 – 13 µm. A partial removal of minerals from the feedstock (corncobs) by an acid-washing procedure resulted in ca. 6 times higher specific surface area in the charcoal. In spite of the increased surface area, this sample evidenced a much lower reactivity. A model based on three reactions gave an adequate description over a wide range of experimental conditions. 38 experiments on 4 charcoal samples were evaluated. The experiments differed in their temperature programs, in the ambient gas composition and in the grinding of the samples. Characteristics of the combustion process were determined, including activation energy values characteristic for the temperature dependence of the burn-off; formal reaction orders characterizing the dependence on the oxygen content of the ambient; and functions describing the conversion dependence of the partial processes

Biological preservative in whole crop wheat ensilage

Ensilage of whole crop wheat is popular in Europe and America for feeding of ruminant animals, but it is quite rare in Hungary. It can be introduced for replacement of shortage of silomaize silages in drought season. The quality of wheat silage could improve by biological inoculants. Silage additives are expected to ensure a more efficient fermentation phase as well as reduce the risk of aerobic deterioration when silages are exposed to air. Many additives have been developed to improve the ensiling process and nutritive value of silage. Nowadays the 3rd generation biological inoculants –containing lactic acid bacteria and enzymes – are used in order to coordinate the fermentation in such a way that they increase lactic acid production at the beginning of the fermentation and improve the quality and stability of silage during the fermentation and feeding. The quality of raw material (maturity of plant, chop length, spreading of inoculant uniformly) and the proper filling, compacting, covering and wrapping have a great influence on the effectiveness of the inoculant. The mycotoxin content of malfermented silages is an undesirable risk factor. The objective of our research was to determine the effect of two silage inoculant strains Lactobacillus buchneri and Pediococcus acidilactici mixture combined with amilase-, glucanase-, xylanase and galactomannase enzymes on whole crop wheat silage fermentation characteristics, nutritive value and aerobic stability compare to untreated control. Experimental ensilage procedure started with the basic whole crop raw material originated from waxen ripeness of wheat (hard cheddar stage of maturity of seeds) at the time of harvesting. The DM content of chopped raw material was 44%. The LAB inoculants were applied to raw material at 2.5x105 CFU/g fresh material (FM). Because of quite good quality of untreated silages also, the priority of LAB treatment could not proven in the aerobic stability test. The biological preservative (LAB+enzymes) promoted better fermentation and forced back the undesirable butyric acid production in the silages

Membránszeparációs eljárások elméleti és kísérleti vizsgálata az élelmiszeriparban és környezetvédelemben = Theoretical and experimental investigations of membrane separation process in the food industry and environmental protection

A kutatás négyéves időszaka alatt 9 témakörben végeztünk kutatásokat és értünk el nemzetközileg is elismert eredményeket: 1. Bor értékes anyagainak besűrítése, 2. Must besűrítése, magas cukortartalmú sűrítmény előállítása, 3. Cukoripari levekből szennyezők eltávolítása, 4. Instant élelmiszertermékek előállítása kávé-extraktumból és homoktövis levéből, 5. Tejsavó komplex feldolgozása, 6. Ivóvízből huminsav és arzén eltávolítása, 7. Növényolajból foszfatidok eltávolítása, 8. Olajos szennyvizek olajmentesítése. 9. Különböző ipari szennyvizek komplex kezelése a maradék csökkentése és a víz újrahasznosítása céljából. Összefoglalásként megállapítható, hogy a kutatás négy éve sikeres volt, mert a témához kapcsolódóan 27 folyóiratcikket publikáltunk (ebből 15 impakt faktoros), 26 előadás anyaga jelent meg teljes terjedelmében a konferencia nyomtatott kiadványaiban, illetve CD-ROM-on, továbbá 56 előadás és poszter anyagának egyoldalas összefoglalója is megjelent a konferenciakiadványokban. A témához kapcsolódóan két PhD értekezés sikeres védése (HU Xianguo, 2002 és MORA MOLINA Jesus, 2003 ) történt meg az elmúlt időszakban, három PhD dolgozat (Koris András, Kiss István, Galambos Ildikó) kísérleti munkái fejeződtek be, amelyek védése 2006-ban várható. Továbbá több mint 20 a témához diplomamunka készült el az elmúlt négy évben. | In the past 4 years of this research project the investigations was carried out in 9 topics: 1. Concentration of valuable components of wine, 2. Concentration of grape juice (must), production of high sugar content concentrate, 3. Removal of non-sugar compounds from sugar industry juices, 4. Production of instant foods from coffee extract and sea buckthorn juice, 5. Complex treatment of whey, 6. Removal of humic substances and arsenic from drinking water sources, 7. Dry degumming of vegetable oils, 8. Separation of oil in water emulsions, 9. Complex treatment of different wastewaters - waste minimisation and water reuse and recycling. On the basis of the results it can be concluded that the research work in the past four years period was succesfull. In the frame of this investigations 27 articles (15 with impact factor) has been published in different journals. 26 presentations were published in the Proceedings of the congresses/conferences and 56 has been published as abstract. Two PhD dissertations were defended in the topics of this research project (HU Xianguo, 2002 and MORA MOLINA Jesus, 2003), and for another 3 (Koris András, Kiss István, Galambos Ildikó) the experimental work has been carried out. More than 20 MSc thesis is related to the topics of this research work

Biomassza hasznosítás kémiai alapfolyamatainak tanulmányozása = Study of fundamental chemical processes of biomass utilization

(1) Biomassza anyagok széles skáláját vizsgáltuk termikus módszerekkel. A hőbomlásról, az égési folyamatokról, és az elgázosításról nyertünk ismereteket, valamint hozzájárultunk egyes biomassza-hasznosítási eljárások során lejátszódó folyamatok mélyebb megértéséhez. Olyan reakciókinetikai modelleket alkalmaztunk, ill. dolgoztunk ki, melyek nagyobb mérési sorozatokon, a kísérleti körülmények széles tartományában írják le a vizsgált termikus reakciókat, és tükrözték a vizsgált minták szerkezetének és felépítésének komplikált voltát. (2) Bioetanol gyártás tématerületen öt szubsztráton (gőzrobbantással előkezelt cukorcirok bagasz, kender, kender pozdorja és kontrollként két modell szubsztrát) vizsgáltuk a Tween 80 és a PEG 4000 adalékanyagok hatását különböző hőmérsékleteken. Kísérleteinkben kimutattuk, hogy ezen adalékanyagok hozzáadásával növelhető a szubsztrátok enzimes lebontásának hatékonysága. Cukorcirok alapú technológiák anyag- és energiamérlegének modellezésével igazoltuk, hogy a teljes termelési időszak alatt biztosítani lehet az üzem hőigényét a melléktermékek felhasználásával. (3) Bioszorbenseket állítottunk elő lignocellulóz típusú agro-hulladékokból (kipréselt repce pellet, keményítőmentes búzamag) kémiai módosításokkal, amelyek így alkalmasak voltak szervetlen illetve szerves anyagok (szennyezők) megkötésére. | (1) A wide range of biomass materials have been studied by thermal analysis and related methods. New knowledge was obtained on the thermal decomposition, combustion processes and gasification by CO2. The work contributed to a deeper understanding of the reactions taking place during various biomass utilization methods. Such reaction kinetic models were employed and developed that reflected the complexity of the studied materials and described larger series of experiments at various experimental conditions. (2) In the field of bioethanol production the effect of Tween 80 and PEG 4000 additives on five substrates (steam pretreated sweet sorghum bagasse, hemp, hemp hurds and two model substrates) was investigated at various temperatures. It was proven that these additives could increase the efficiency of enzymatic digestibility of these substrates. By modeling the mass and energy balances of sweet sorghum based technologies it was verified that the heat demand of the process can be covered during the whole production period by utilizing the by-products. (3) Biosorbents were prepared from lignocellulosic agricultural wastes (pressed rape seed pellet, starch free wheat seed) by chemical modifications. The products were suitable to bond organic and inorganic pollutants