Valsts pētījumu programma Nr. 2010.10-4/VPP-5
“Vietējo resursu (zemes dzīļu, meža, pārtikas un transporta) ilgtspējīga  izmantošana - jauni produkti un tehnoloģijas (NatRes)”
(2010-2013)

Projekts Nr.1. Jaunu tehnoloģiju izstrādāšana inovatīvu produktu radīšanai no Latvijas zemes dzīļu resursiem (ZEMES DZĪLES)

Projekta vadītājs: Dr.geol. Valdis Segliņš, Latvijas Universitāte, Ģeogrāfijas un zemes zinātņu fakultāte

Projekta izpildītāji:

• Latvijas Universitāte, Ģeogrāfijas un zemes zinātņu fakultāte, Ģeoloģijas nodaļa
• Latvijas Universitāte,  Ģeogrāfijas un zemes zinātņu fakultāte, Vides zinātnes nodaļa
• Latvijas Universitāte, Latvijas Universitātes Bioloģijas fakultāte
• Latvijas Universitāte, Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūts
• Rīgas Tehniskās universitāte, Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultāte, Vispārīgās ķīmijas tehnoloģijas katedra
• Rīgas Tehniskās universitāte, Silikātu materiālu institūts

Projekta īstenošanas ilgums: 48 mēneši (2010-2013)

Mērķis: Izstrādāt jaunas tehnoloģijas inovatīvu produktu radīšanai no Latvijas zemes dzīļu resursiem

Uzdevumi:

• novērtēt Latvijas mālu piemērotību jaunu produktu un to ražošanas tehnoloģiju izstrādei;
• augsti dispersu sistēmu ieguves tehnoloģija un izpēte uz Latvijas mālu pamatnes inovatīvam pielietojumam sorbcijas procesos, vides tehnoloģijās, medicīnā un kosmetoloģijā;
• izstrādāt jaunas tehnoloģijas un pielāgot inovatīvu keramikas produktu ieguvei;
• izstrādāt Latvijas minerālo izejvielu maisījumu keramzīta ieguvei pēc jaunas – energoekonomējošas termošoka tehnoloģijas ar palielinātu porainību, sorbcijas spēju, biotehnoloģisko aktivitāti un inovatīvām izmantošanas iespējām;
• izveidot Latvijas tautsaimniecības attīstībai nozīmīgu dabas resursu – kūdras un sapropeļa izpētes un analīzes kapacitāti, attīstot inovatīvus to izmantošanas risinājumus;
• izstrādāt inovatīvus, funkcionālus keramzītu un mikroorganismus saturošus vides biotehnoloģijas produktus.

Aktivitātes:

• apzināt mālu iegulu veidošanās un saguluma apstākļus, novērtēt to selektīvas ieguves iespējas; izpētīt Latvijas mālu minerālu sastāvu, novērtēt noteikta sastāva mālu atrašanas iespējas un izmaksas; pilnveidot un attīstīt netiešās zemes dzīļu pētījumu metodes noteiktas kvalitātes izejvielu atklāšanai;
• novērtēt un iegūt dabisko mālu augstas kvalitātes separācijas produktus (precīzas frakcijas iegūšana); modificētu augsti dispersu sistēmu ieguve un izpēte;
• izstrādāt jaunas tehnoloģijas un pielāgot inovatīvu keramikas produktu ieguvei, novērtēt jaunos produktus un tehnoloģijas, ieviest tehnoloģiskās shēmas (vai tās būtiskus elementus) ražošanā (testa režīmā);
• jauna inovatīva produkta - šūnu keramikas ieguve laboratorijas apstākļos no devona perioda izejvielām ar aleirītu saturu 30% un 40 %;
• novērtēt paātrināta termiskās apstrādes procesa (temperatūra, laiks) ietekmi uz šūnu keramikas īpašībām – tilpummasu, sorbcijas un filtrācijas īpašībām, koksnes un augu valsts pārstrādes blakus produktu ietekme uz šūnu keramikas struktūru un uz mālvielām balstītu augsti dispersu sistēmu materiālu īpatnējās virsmas palielināšanu, kā arī fosilo organisko izejvielu aizstāšana ar koksnes un augu valsts pārstrādes blakus produktiem keramzīta tehnoloģijai;
• izpētīt un novērtēt keramzīta granulu sorbcijas un filtrējošās īpašības ūdens kvalitātes uzlabošanai, naftas produktu saistīšanai, piesārņojuma līmeņa samazināšanai atklātās ūdens tilpnēs;
• izpētīt kūdras īpašības un to atkarību no veidošanās apstākļiem, novērtēt īpašību ietekmi uz izmantošanas iespējām;
• izstrādāt jaunus inovatīvus kūdru saturošus materiālus un produktus (kūdras sorbentus, metālu, naftas produktu un organisko vielu sorbcijai; kūdras modifikācijas produktus, izmantojot graft kopolimerizāciju; humusvielas, to atvasinājumus, izmantošanai lauksaimniecībā);
• noskaidrot dažādu keramzīta materiālu piemērotību mikroorganismu imobilizācijai un izpētīt imobilizēto mikroorganismu dzīvotspēju un aktivitāti gaisa biofiltrācijas procesā un augsnē;
• izstrādāt inovatīvus produktus vides biotehnoloģijā.

Projektā īstenojamo pasākumu īss apraksts: 

Pētījumu programmā, par pamata mērķi izvirzot jaunas tehnoloģijas inovatīvu produktu ražošanai, ir nepieciešams atkārtoti izvērtēt iespējas šīs tehnoloģijas maksimāli nodrošināt ar vietējām izejvielām. Tādēļ uzdevumi secīgi paredz apzināt mālu iegulu veidošanās un saguluma apstākļus, novērtēt to selektīvas ieguves iespējas, izvērtēt esošos datus un zinātniskos pētījumus, tad izpētīt Latvijas mālu minerālu sastāvu, novērtēt noteikta sastāva mālu atrašanas iespējas un izmaksas. Šāda pieeja sniegs skaidru atbildi par konkrēta sastāva un īpašību mālu pieejamību tām tehnoloģijām, kas tiek realizētas trešajā un ceturtajā uzdevumā, pie tam ņemot vērā iespējas mālus dalīt noteiktās frakcijās (otrais uzdevums) un tiks novērtētas šādu vietējo dabisko izejvielu izmaksas. Baltoties uz šiem rezultātiem, sestais pētījumu virziens paredz iegūt jaunas tehnoloģijas un produktus ar iespējami augtu pievienoto vērtību (biotehnoloģijas) ar kurām tieši sasaucas ceturtais virziens – kūdras un sapropeļu pētījumi līdz jaunu tehnoloģiju izstrādi un produkcijas ražošanas uzsākšanu. Projekta izvirzītos mērķus un uzdevumus plānots īstenot, izveidojot mērķorientētu plašu dažādu zinātnisko institūciju pētnieku konsorciju, apvienojot tajā uzkrāto zinātnisko potenciālu un materiālo nodrošinājumu, projektu realizējot sešos savstarpēji saistītos pētījumu virzienos.

1.apakšprojekts
Latvijas mālu piemērotības novērtēšana jaunu produktu un to ražošanas tehnoloģiju izstrādei

Atbildīgais izpildītājs: Dr.geol. Valdis Segliņš, Latvijas Universitāte, Ģeogrāfijas un zemes zinātņu fakultāte, Ģeoloģijas nodaļa

Pētījums, izejot no jauno tehnoloģiju prasībām inovatīvu produktu ražošanai, paredz mērķtiecīgi un sistemātiski pētīt esošās mālu iegulas, to ģeoloģisko uzbūvi, pētīt mālu minerālās, fizikālās un ķīmiskās īpašības un novērtēt to piemērotību tehnoloģijām. Pētījumi tiks veikti arī līdz šim maz pētītās iegulās ar kopējo mērķi rast iespējas realizēt noteikta sastāva mālu selektīvu ieguvi jauno produktu ražošanai. Tādēļ tiks izstrādātas jaunas un adaptētas zināmas ģeoloģisko pētījumu metodes un tehnoloģijas (īpaši pētījumiem in situ), kā arī veikti šādas selektīvas ieguves ekonomiskā pamatojuma novērtējumi. Atsevišķa apakšprojekta komponente ir kopējā projekta darba koordinācija, zinātnisku izdevumu izdošana, projekta konferenču rīkošana, informēšana par projekta rezultātiem.

2.apakšprojekts
Augsti dispersu sistēmu ieguves tehnoloģija un izpēte uz Latvijas mālu pamatnes inovatīvam pielietojumam sorbcijas procesos, vides tehnoloģijās, medicīnā un kosmetoloģijā

Atbildīgais izpildītājs: Prof., Dr.ing.sc. Līga Bērziņa-Cimdiņa, Rīgas Tehniskās universitāte, Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultāte, Vispārīgās ķīmijas tehnoloģijas katedra

Jaunās tehnoloģijas inovatīvu produktu ražošanai objektīvi prasīs dabisko mālu sastāva modifikācijas, kas tiks veiktas bagātinot mālu izejvielas ar bagātinātām noteikta minerālu sastāva vai frakciju piedevām. Vienlaicīgi šādas augsti kvalitatīvi seperētas frakcijas ir augstvērtīga izejviela jaunu inovatīvu produktu attīstībai. Tādēļ šajā pētījumu virzienā secīgi tiks realizēti vairāki integrēti pētījumi ar uzdevumu novērtēt un iegūt dabisko mālu augstas kvalitātes separācijas produktus (precīzas frakcijas iegūšana); modificētu augsti dispersu sistēmu ieguve un izpēte uz Latvijas mālu pamatnes inovatīvam pielietojumam sorbcijas, katalīzes un aglomerizācijas procesos vides tehnoloģiju, medicīniskam, tai skaitā kosmetoloģiskam pielietojumam.

Papildus paredzēta augsti dispersu sistēmu ieguve un izpēte, kā arī veikt mālu precīzu frakciju sorbcijas, katalīzes un aglomerizācijas īpašību izpēti. Kā pētījuma rezultējošā komponente ir noteikta Latvijas mālu kā dažādu inovatīvu produktu izejvielas izmantošanas analīzes veikšana.

3.apakšprojekts
Jauni keramikas produkti un tehnoloģijas

Atbildīgais izpildītājs: Dr.habil.chem. Gaida Sedmale, Rīgas Tehniskās universitātes Silikātu materiālu institūts

Jebkurš keramikas produkts tiek iegūts, pielietojot paaugstinātas temperatūras, līdz ar to process ir enerģiju patērējošs ar pietiekami lieliem, galvenokārt enerģijas patēriņiem, taču iegūtais produkts ir paredzēts ilglaicīgai/ilgmūžīgai pielietošanai atšķirībā no cita veida materiāliem, kas tad arī ir tā lielākā pievienotā vērtība. Virziena pētījumi tiks mērķtiecīgi virzīti uz jaunu tehnoloģiju izstrādi un pielāgošanu inovatīvu  keramikas produktu ieguvei, kā arī dabas procesu pārnesei un pielietošanai jaunu inovatīvu keramikas produktu izstrādei. Minētais ietvers pētījumu ciklu par minerālo izejvielu (konkrētu atradņu māla, kaļķakmens, dolomīta) izpēti parastos apstākļos un pie paaugstinātām temperatūrām un to prognoze pielietošanai konkrēta produkta izstrādei.
 
Virzienam ir arī reģionāls skatījums un paredzēts iegūt datus saistībā ar konkrētu Latvijas novadu un šie dati ir jāsagatavo brīvpieejas lietošanai arī ražošanas uzņēmumu tehnologiem, kā arī to izmantošanai ražošanas pielāgošanai un pārkārtošanai.

4.apakšprojekts
Energotaupīgas augti poraina keramzīta iegūšanas tehnoloģijas

Atbildīgais izpildītājs: Dr.habil.chem. Visvaldis Švinka, Rīgas Tehniskās universitātes Silikātu materiālu institūts

Pētījuma virziens pareedz iegūt šūnu keramiku laboratorijas apstākļos, izvērtēt tās kvalitāti, optimizēt iegūšanas tehnoloģiskos parametrus. Nākošajā pētījumu posmā tika veikti termiskās apstrādes procesu (temperatūra, laiks) pētījumi par ietekmi uz jauno šūnu keramikas materiālu tilpummasu. Atsevišķš pētījums tiks veltīts koksnes un augu valsts pārstrādes blakusproduktu ietekmes novērtēšanai uz jaunās šūnu keramikas struktūru. Virziena pētījumu noslēdzoša daļā paredzēts izstrādāt energoekonomējošu termiskās apstrādes metodi – tehnoloģiju šūnu keramikas iegūšanai, patentēt to.

5.apakšprojekts
Kūdra un sapropelis kā augstvērtīgas izejvielas jaunām tehnoloģijām un produktiem ar augstu pievienoto vērtību

Atbildīgais izpildītājs: Prof., Dr.habil.chem. Māris Kļaviņš, Latvijas Universitāte, Ģeogrāfijas un zemes zinātņu fakultāte, Vides nodaļa

Valsts pētījumu programmas ietvaros paredzēts paplašināt kūdras izmantošanas veidu izpēti, tādējādi radot jaunus risinājumus augstas pievienotās vērtības inovatīvu produktu ražošanai, kas neprasa liela apjoma kūdras ieguvi, tādējādi veicinot ilgtspējīgu Latvijas kūdras un sapropeļa resursu izmantošanu, saudzējot dabu un veicinot konkurētspēju. Orientējoties uz Latvijas zemes dzīļu resursiem, tiks veikta kūdras īpašību izpēte, tajā skaitā to atkarības no veidošanās apstākļiem un ietekmes uz izmantošanas iespējām izpēte Pētījuma virziena uzdevumi paredz, izmantojot materiālziņātņu metodes un ķīmijas un farmācijas tehnoloģijās attīstītas pieejas, izstrādāt un novērtēt tādus jaunus inovatīvus produktus kā kūdras sorbentus ūdeņu, tehnisko produktu, gaisa attīrīšanai, kūdras un sapropeļa preparātus izmantošanai medicīnā, kosmētikā, kūdras kompozīcijas izmantošanai lauksaimniecībā. Izvērtējamas ir plašās lietošanas jomas humusvielām, kuras izdala no kūdras.

6.apakšprojekts
Uz keramzīta bāzes izveidoti jauni biotehnoloģijas produkti un tehnoloģijas

Atbildīgais izpildītājs: Dr.biol. Olga Mutere, Latvijas Universitātes Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūts

Līdzšinēji LUMBI iegūtie dati norāda uz lielu potenciālu paaugstināt biofiltrācijas efektivitāti, kombinējot barības vielu sastāvu un to padeves shēmu gaisa biofiltrācijas kolonnā ar keramzītu kā nesējmateriālu. Tādējādi a) keramzīta mērķīpašības, b) mikroorganismi ar augstu degradējošo potenciālu un c) barības vielu un fizikāli-ķīmisko faktoru optimāla formula nodrošinās pamatu gaisa biofiltrācijas iekārtas izveidošanai un augsnes uzlabošanas un attīrīšanas produktiem. Aktivitātē plānotie pētījumi ir saistīti ar jauno keramzīta materiālu testēšanu ar mērķi atlasīt piemērotākos mikroorganismu imobilizēšanai un to aktivitātei. Tādējādi šī salīdzinošā testēšana tiks veikta sadarbībā ar Programmas citu projektu izpildītājiem, kuriem uzdevums ir izstrādāt keramzīta sastāvu ar aktīvu bioplēvi veidot spējīgu virsmu.