Biogoriva za cestovna motorna vozila

Zalihe konvencionalnih fosilnih goriva nisu neograničene i ima ih sve manje. Konvencionalna fosilna goriva doprinose povećanju udjela stakleničkih plinova u atmosferi te nastaje efekt staklenika. Efekt staklenika utječe na promjenu klimatskih prilika na Zemlji i globalnog zatopljenja. Moramo pokušati naći nove izvore energije koji će ih postupno zamijentiti kako se ne bi suočili s padom dostignutog standarda i ekološkom katastrofom. Današnji promet cestovnih vozila motornih vozila potpuno zavisi o fosilnim gorivima. Smatra se da će svjetske zalihe nafte, ako se potrošnja nastavi ovakvim intenzitetom biti iscrpljene za manje od pedeset godina. Zbog ovoga, a i ekoloških razloga sve više dolazi do zamjene konvencionalnih goriva biogorivima. Danas se proizvode i istražuju mnoge vrste biogoriva, no najvažnija su biodizel i bioetanol. Biodizel predstavlja alternativu dizelskom gorivu, a bioetanol benzinu. Imaju veliku ekološku prednost pred benzinskim i dizelskim gorivom jer znatno smanuju emisiju štetnih ispušnih plinova. Mogu se koristiti u postojećim vozilima bez ikakvih ili s malim modifikacijama postojećih motora. \Nedostatak im je što se danas najviše proizvode iz usjeva koji služe za prehranu ljudi i stoke. Poljoprivreda je tako počela služit ne samo za proizvodnju hrane već i za proizvodnju energije. Mnogi znanstvenici upravo ovdje nalaze uzrok povećanju cijene hrane. Zbog toga se intenzivno razvijaju postupci za dobivanje biodizela i bioetanola iz sirovina koje se ne koriste u prehrani ljudi, a to su poljoprivredni i šumski otpad. Kao konačno rješenje goriva za cestovna motorna vozila u bliskoj budućnosti smatra se upotreba vodika i gorivnih članaka. Glavna prednost vodika je to što potpuno čisto izgara te nema štetnog utjecaja na okoliš. Automobilska industrija se također prilagođava tako da razvija nove ili prilgođava postojeće motore za korištenje biogoriva. Hrvatska kao zemlja s izrazitim poljoprivrednim potencijalima treba što prije organizirat proizvodnju sirovina i sagraditi postrojenja za proizvodnju biogoriva. Poticajne mjere Vlade usmjerene prema proizvodnji i primjeni biodizela u Republici Hrvatskoj moraju biti dobro promišljene zbog prednosti koje donose (smanjenje uvoza nafte, povećanje proizvodnje umjetnih goriva, smanjenje emisije stakleničkih plinova, povećanje zapošljavanja, povećanje količine kvalitetne stočne hrane, obradu trenutno neobrađene zemlje te razvoj apikulture). Kako se površine trenutno namijenjene proizvodnji hrane ne bi koristile za proizvodnju sirovina namijenjenih proizvodnji biogoriva, potrebno je uključiti kontrolu namjenskog korištenja poljoprivrednih površina. Samo pod tim uvjetom proizvodnja biodizela bit će pozitivnim čimbenikom održivog razvoja

The Influence of Hydrogen on the Frangibility of Modern Structural Steels Processed at a CSP-plant

Mehaničkim, metalografskim i SEM ispitivanjima proučavan je utjecaj vodika na krhkost modernih visokočvrstih dvofaznih DP- i višefaznih TRIP-čelika. Rezultati proučavanja mikrostrukturnih i mehaničkih svojstava termomehanički obrađenih TMCP-čelika prije i nakon navodičenja ukazali su na činjenicu da je TRIP-čelik otporniji na vodikovu krhkost, o čemu svjedoči njegova sitnozrnata mikrostruktura bez pukotina te nepromijenjene vrijednosti za mehanička svojstva nakon navodičenja.By mechanical testing, metallographic and SEM analyses, the influence of hydrogen on the frangibility of modern high-strength dual phase DP- and multiphase TRIP-steels was studied. Results of studying of microstructural and mechanical properties of thermomechanically controlled processed TMCP-steels before and after hydrogenation indicate that TRIP-steel has higher resistance to HE, which can be seen from its fine-grained microstructure with no cracks and also from unchanged mechanical performances after hydrogenation

Historical development of terms oxidation and reduction

Filozofske osnove razumijevanja i razvoja kemije sežu još u antičko vrijeme. Od ranih grčkih filozofa do aleksandrijske protokemije procesi su se pokušavali objasniti različitim počelima. Na kraju je na kemiju najviše utjecala Aristotelovska pretpostavka o četiri počela i četiri svojstva. Oksidacija i redukcija su se primjenjivali u kemiji i metalurgiji daleko prije nego što su stvorena prva filozofska tumačenja. Još od kada je čovjek otkrio samorodno zlato i bakar, prvi tehnološki procesi vezani uz kemiju postali su esencijalni za život ljudi. Ipak, tek s potrebom obrade bakrenih ruda i dobivanja bakra, prvi put u povijesti čovjek je svjesno upotrijebio sredstva oksidacije i redukcije da dobije neku supstanciju. Prva upotreba oksidacije bila je ona gorenja drveta. Međutim, iako je ona općenito značajna, nije dovela do nikakvog daljnjeg otkrića desecima tisuća godina. Obradom bakrovih ruda slučajno je otkrivena bronca. Prva bronca bila je građena od arsena i bakra, pri čemu je arsen imao udio do 5 posto. Zatim je trebalo zamijeniti arsen kositrom što je također bio značajan napredak u razumijevanju ponašanja metala. Arsen je bilo potrebno zamijeniti poradi otrovnosti koja se očitovala grbljenjem kovača i metalurga, smanjenje životnog vijeka i povećana spolna aktivnost. Redukcija željeza bila je sljedeći važan korak. S dobivanjem čistog zlata, olova i otkrivanjem reduktivne uloge ugljena, rana faza kemije uglavnom završava. Naredni važan stupanj bila je grčka filozofija te aleksandrijska protokemija. Osobito je aleksandrijska škola, vezana na muzej, iz razdoblja kasnih Ptolomejevića, razvila prvu aparaturu koju su kemičari usavršavali u narednim stoljećima. One su zajednički dale prva teorijska objašnjenja u povijesti kao i prvu pravu sintezu u povijesti kemije tijekom dobivanja cinabarita. U kasnijim stoljećima, mnoge reakcije su provedene, ali pravog razumijevanja oksidacije i redukcije nije bilo. Tijekom ranog srednjeg vijeka i kasne antike kemija je od tehničko-filozoske protokemije prerasla u alkemiju dobivajući svoj ezoterični element. Glavne zadaće alkemije bile su stvaranje tvari koja liječi sve bolesti i pretvorba metala iz manje plemenitih u plemenite, iako su ta nastojanja bila osuđena na propast. Ipak, donijela su napredak u smjeru izolacije i pretvorbe tvari. S usponom skolastike, katolička kršćanska misao, prvi je puta ozbiljno promotrila prirodu, te oplemenila antičke mislioce u razumijevanju svijeta. To je u konačnici dovelo do otkrića raznih lijekova ili ljekovitih supstanci. Najvažniji tehnološki napredak tog vremena bila je izgradnja prvih visokih peći koje su značajno unaprijedile metalurgiju kao i redukciju metala, osobito željeza.1 Između flogistonske kemije i alkemije smjestila se pneumatska kemija. Ona se malo bavila pravom kemijom, ali je otkrila osnovne plinske zakone, efektivno srušila Aristotelovska počela i time položila temelje modernoj kemiji. S flogistonskom teorijom prvi put u povijesti stvorena je kemijska teorija. Ona je opisala zašto dolazi do oksidacije, a zašto do redukcije. Gorenjem-oksidacijom metal predaje flogiston u zrak i prelazi u vapno, dok miješanjem s ugljenom, koji je bogat flogistonom, ugljen predaje flogiston metalu, čime se metalno vapno (metalni oksid) vrada nazad u metal, a ugljen prelazi u deflogistonirani zrak. Tu prvu kemijsku teoriju srušio je na kraju Lavoisier. Preko zakona očuvanja mase (kojeg je formulirao na temelju vlastitih eksperimenata) pokazao je apsurdnost povedanja mase kao posljedicu nastanka metalnog vapna predajoć flogistona. Definirao je oksidaciju kao proces spajanja s kisikom, kiseline i baze smatrao je oksidima, te prvi dokazao da je kisik gradivni element vode. Analizom vode također je definitivno srušio Aristotelova počela. 1 U sljedećim stoljećima oksidacija i redukcija pomalo su se preoblikovale do današnje interpretacije gdje pod oksidacijom podrazumijevamo proces otpuštanja elektrona, a redukcijom primanje elektrona

Sintetske reakcije stvaranja veze ugljik-ugljik

Reakcije stvaranja ugljik-ugljik veza su temelj reakcija u organskoj kemiji, zbog mogućnosti sinteze kompleksnih spojeva iskoristivih u većini gospodarskih grana (industrija plastike, farmacija…). Bez poznatih nam sintetskih reakcija, neki spojevi bi bili teško ili nikako dostupni. Poznavajući mehanzime stvaranja ugljik-ugljik veza, traženi spojevi mogu biti lakše sintetizirani, financijski ili izvedbeno. Najjednostavniji primjer spomenutih veza je jednostruka σ-veza, zatim dvostruka veza (σ- veza te π-veza) i trostruka veza (σ-veza i dvije π-veze). Četverostruka veza je prisutna u kompleksnim spojevima prijelaznih metala, te ima više karaktera dvostruke i trostruke veze. Kroz sedam poglavlja biti će opisane važnije reakcije stvaranja ugljik-ugljik veza, iako valja napomenuti da u organskoj kemiji postoji mnogo više načina za doći do ciljane veze između ugljika, te nema dvojbe da će u budućnosti biti još više poznatih reakcija sinteza

The archaea - origin, evolution and ecology

Kada su prvi puta pronađeni 1977.godine, arheje, ovi mikroskopski jednostanični organizmi su klasificirani kao bakterije. Kasnije genetičke i biokemijske analize pokazale su da su arheje srodnije eukariotima. Istraživači koji su to otkrili,Woese i suradnici su predložili da se uvrste u novu domenu što je taksonomski razina iznad kraljevstva i tada je cijeli živi svijet re-klasificiran u tri domene: bakterije, eukarioti i arheje. Opisano je oko 250 vrsta arheja i većina ih je svrstana u dva koljena: Euryarchaeota i Crenoarchaeota. Mnoge od njih žive u ekstremnim uvjetima, na mjestima za koje smo mislili da život tamo ne može postojati, a također postoje i arheje umjerenih staništa,mezofilne arheje. Zbog arhealnih enzima koji funkcioniraju na visokim temperaturama vrše se intenzivna istraživanja arheja za komercijalne svrhe kao npr. izolacija enzima koji bi se dodali u detergente i enzimi koji pretvaraju kukuruzni škrob u dekstrine. Arheje također mogu doprinijeti čišćenju kontaminiranih mjesta kao na primjer naftne mrlje u oceanima.When first discovered in 1977, archea, these microscopic single-celled organisms were classified as Bacteria. However, later genetic and biochemical analyses showed that they were more closely related to the Eukaryotes. The researchers who discovered this, Woese and his colleagues, proposed the addition of the “domain” as a taxonomic level above that of kingdom, with all life classified within one of three domains, now called Bacteria, Eukaryotes, and Archaea. More than 250 species of Archaea had been described, most fitting into one of two phyla, Euryarchaeota and Crenarchaeota. Many of these live in extreme environments – places where we once believed no life could exist, but there are also the archaea which live in moderate enviroments, mesophilic archaea. Because they have enzymes that can function at high temperatures, considerable effort is being made to exploit the archaea for commercial processes such as providing enzymes to be added to detergents (maintain their activity at high temperatures and pH) and an enzymes to covert corn starch into dextrins. Archaea may also be enlisted to aid in cleaning up contaminated sites, e.g., petroleum spills

Priprava i reakcije karbena

Karbeni su molekule koje sadrže neutralni ugljikov atom sa šest valentnih elektrona. Zbog izrazite reaktivnosti malen broj karbena se može izolirati, no pobuĎuju interes jer često pružaju jednostavan način za uvoĎenje pojedinih funkcijskih skupina. Najčešće se generiraju in situ te koriste kao intermedijeri u brojnim reakcijama. Neke od reakcija uključuju umetanja u veze, npr. u dvostruke ugljik-ugljik veze ili jednostruke ugljik-vodik veze, 1,2-migracije, dimerizaciju, itd. Metode dobivanja karbena najčešće uključuju eliminaciju molekule dušika iz diazo spojeva ili 1,1-eliminaciju pomoću jake baze. Karbene možemo podijeliti na dva tipa koja se razlikuju u multiplicitetu: singlet, u kojem su dva nevezna elektrona sparena, i triplet, kod kojeg se svaki elektron nalazi u zasebnoj orbitali. Multiplicitet osnovnoga stanja je prije svega odreĎen supstituentima vezanim na karbenski ugljik, koji elektronskim i steričkim efektima mogu stabilizirati triplet ili singlet. U ovom radu opisano je kako supstituenti mogu utjecati na stabilnost tripletnih i singletnih karbena, te je dan pregled načina dobivanja karbena i njihovih reakcija

Molecular clouds - Faraday tomography of the Polaris Flare

Molekularni oblaci su strukture međuzvjezdane materije koje se sastoje od prašine i plina te molekula, u najvećem dijelu molekula vodika. Obzirom na relativno veliku gustoću i nisku temperaturu materije unutar oblaka, to su ujedno i područja nastanka zvijezda. No, u ranim stadijima razvoja oblaci imaju manju gustoću te su razlivenijeg, često filamentarnog, oblika. Ovaj rad se fokusira na istraživanje jednog takvog difuznog oblaka, tzv. Polarnog plamička (eng. Polaris Flare), koji se nalazi u neposrednoj blizini sjevernog nebeskog pola. U radu smo koristili promatranja radioteleskopa LOFAR kako bismo napravili tomografiju ionizirane materije unutar oblaka te smo ih usporedili s promatranjima teleskopa Herschel koji detektira neutralnu komponentu materije u oblaku. Rezultati upućuju na postojanje jake komponente magnetskog polja usmjerene u smjeru od promatrača u nekim dijelovima Polarnog plamička i daju nam uvid u trodimenzionalnu sliku magnetskog polja koje dominira procesima u tom području. Proučili smo prostornu raspodjelu neutralne i ionizirane materije korištenjem programa astroHOG i pronašli vrijednosti Faradayevih dubina na kojima različite faze materije pokazuju prostornu antikorelaciju, što ide u prilog slici da isti fizikalni procesi utječu na strukturu i raspored različitih faza međuzvjezdane materije.Molecular clouds are interstellar medium structures composed of dust, gas and molecules, mainly hydrogen. Because of relatively high density and low temperature of matter in the cloud, molecular clouds are an ideal place for star formation. In the early stages of their development they have lower density and their forms are diffuse and often filamentary. This paper focuses on a nearby diffuse molecular cloud, Polaris Flare, found in vicinity of the north celestial pole. In this paper we used LOFAR radiotelescope observations and performed tomography of ionized medium in Polaris Flare. Furthermore we compared it to the Herschel telescope observations of the neutral component of gas contained in the cloud. We found a strong line of sight component of magnetic field in some parts of the Polaris Flare. This gives us insight in the configuration of 3D magnetic field that dominates processes in the area. We have also compared the spatial distribution of neutral and ionized medium in the cloud using the astroHOG program and have found Faraday depth values at which these two phases of interstellar medium show spatial anticorrelation. This result agrees with the idea that the structure and distribution of different interstellar medium phases are dictated by the same physical processes

Computational investigation of acyl-CoA thioesterase I (TesA) from the bacteria Pseudomonas aeruginosa in complexes with ibuprofen and naproxen derivatives

GDSL hidrolaze su relativno slabo istražena porodica enzima. Karakterizira ih GDSL strukturni motiv koji se nalazi oko serina katalitičke trijade. Odlikuje se izraženim supstratnim promiskuitetom što ih čini zanimljivim područjem istraživanja, kako zbog fundamentalnog značaja, tako i zbog potencijalne primjene u farmaceutskoj i biotehnološkoj industriji. Jedan od enzima iz te porodice je Acil-CoA tioesteraza I (TesA) iz patogene bakterije Pseudomonas aeruginosa koji je istraživan u ovome radu. Računalnim metodama prilagođenim istraživanju biokemijskih sustava, prvenstveno Monte Carlo konformacijskom pretragom i simulacijama molekulske dinamike, istražena je mogućnost produktivnog vezanja derivata ibuprofena i naproksena u aktivno mjesto enzima TesA. Pronađene su ključne interakcije za vezanje navedenih supstrata u aktivno mjesto enzima te interakcije koje se razlikuju između enatiomera istog lijeka. Računalno je istražen utjecaj mutacije L78F na enatioselektivnost enzima prema istraženim derivatima ibuprofena i naproksena. Produktivno vezanje utvrđeno je za derivat R-ibuprofena sa divljim tipom i mutantom enzima TesA te za derivat R-naproksena sa mutiranim enzimom. Također, pronađen je hidrofobni džep u blizini aktivnog mjesta enzima važan za vezanje supstrata i opisane su nevezne interakcije enzima i kovalentnog intermedijera supstrata potrebne za katalitičku reakciju te utjecaj mutacije L78F na navedene interakcije.GDSL hydrolases are relatively poorly described enzyme family. They contain a GDSL structural motif centered around nucleophilic serine from catalytic triad. They are characterized by substrate promiscuity, which makes them an interesting area of research, both for fundamental scientific value and potential uses in pharmaceutic and biotech industry. One of the enzymes from that family shown to be an interesting research target is Acyl-CoA thioesterase (TesA) from Pseudomonas aeruginosa, which was studied in this thesis. Computational biochemistry methods, primarily Monte Carlo conformational search and molecular dynamics simulations, were used to test possibilities of catalytically productive substrate binding for ibuprofen and naproxen derivatives. Key interactions for active site binding were identified, as well as differences in binding between enantiomers of the same compound. Amino acid mutation L78F was introduced in silico and its effect on substrate binding and enantioselectivity was computationally assessed. Productive binding was obtained for R-ibuprofen derivate, both with wild-type enzyme and L78F mutant, as well as for R-naproxen derivate with mutated enzyme. Hydrophobic cavity for substrate binding was found in vicinity of the enzyme active site and non-bonding interactions required for catalysis were described, as well as the effect of L78F mutation on those interactions

Helij i ljudi

Helij je kemijski element koji pripada skupini plemenitih plinova periodnog sustava elemenata, a otkriven je 1868. godine. Sam po sebi je kemijski inertan, ima nisko talište i vrelište. Za vrijeme Prvog svjetskog rata korišten je za punjenje cepelina kao nezapaljivi plin, manje gustoće od zraka kao zamjena za zapaljivi i eksplozivni vodik. S vremenom, helij je našao primjenu u medicini, opremi za ronjenje i punjenje balona. Pronađene su mnoge metode za proizvodnju helija, a najviše ga se dobiva iz zemnog plina. Također se može dobiti ukapljivanjem i frakcijskom destilacijom tekućeg zraka. Za ukapljivanje i hlađenje koriste se Joule-Thomsonov ukapljivač te Collinsov i Claudeov sustav. Često se koristi kao plin u raznim kriogenim sustavima i ima ulogu u hlađenju nuklearnih elektrana. Razvijanje industrije helija donijela je veliki profit mnogim državama koje su imale nalazište zemnog plina. Masovnom proizvodnjom visokokvalitetnog helija, omogućena je njegova primjena u medicinske svrhe (medicinski uređaji, MRI, terapeutsko djelovanje, olakšava disanje...). Zalihe helija danas su istrošene i procjenjuje se da će biti u potpunosti istrošene za tridesetak godina. Povodom toga, traže se novi načini proizvodnje helija i njegove zamjene. Gubitkom zaliha helija doći će do velikih problema i mnogi danas poznati sustavi i uređaji bez njega će postati nefunkcionaln