Elektrotechnologie utylizacji odpadów i odzysku surowców

1. Elektrotechnologie utylizacji odpadów i odzysku surowców Dr inż. Grzegorz Raniszewski p. 121 c Laboratorium analizy mikroskopowej Laboratorium nanotechnologii grzegorz.raniszewski@p.lodz.pl

2. Przydatne dane Dr inż. Grzegorz Raniszewski Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych p. 121 c grzegorz.raniszewski@p.lodz.pl www.raniszewski.imsi.pl www.imsi.pl godziny przyjęć: środa 10.00-11.00 czwartek 11.00-12.00

3. Zasady Początek zajęć – 8:30 Nie wolno w sali spożywać posiłków. Nie wolno wnosić napojów Źle będzie widziane zajmowanie się czymś innym na komputerze. Obecność obowiązkowa Kurtki, płaszcze, parasole należy zostawić w szatni

4. Zaliczenie Praca zespołowa Praca na zajęciach i postępy w pisaniu pracy pisemnej Praca pisemna Prezentacja Ocena partnerów z zespołu

5. Przykładowe tematy • Paliwo z odpadów organicznych • Zgazowanie węgla • Energia z wysypisk • Energia z oczyszczalni ścieków • Energia z biomasy • Energia z odpadów medycznych • Energia ze spalania odpadów komunalnych • Plazmowa piroliza odpadów

6. Przykładowe tematy • Przetworzenie CO2 • Samochód elektryczny • Samochód na ogniwa paliwowe • Silnik na wodór • Silnik na gaz CNG… • Odzysk surowców z azbestu, odzysk surowców… • Likwidacja freonów i innych gazów cieplarnianych • Przetwarzanie pyłów hutniczych na… • Utylizacja odpadów chromowych • ….

7. Przykładowe zagadnienia • Energetyczne wykorzystanie odpadów • Utylizacja azbestu • Utylizacja gleb i gruntów • Utylizacja popiołów ze spalarni odpadów • technologie uzyskiwania paliw z odpadów przemysłowych i komunalnych • Utylizacja odpadów promieniotwórczych • Utylizacja odpadów in-situ • Plazmowe technologie utylizacji odpadów • Ekonomiczne aspekty gospodarki odpadami

8. Czyste technologie energetyczne Czyste technologie energetyczne to przede wszystkim systemy umożliwiające przetwarzanie np. energii słonecznej w energię cieplną lub elektryczną, zdolne do pozyskiwania tej energii o kosztach porównywalnych z technologiami tradycyjnymi (opartymi na paliwach kopalnych).

9. Czyste technologie energetyczne – kluczowe zagadnienia • Technologie zwiększające efektywność wytwarzania energii elektrycznej. • Technologie oksyspalania węgla do efektywnego i niskoemisyjnego wytwarzania energii elektrycznej. • Technologia zgazowania węgla do wysokoefektywnej produkcji energii i paliw. • Technologie energetyki odnawialnej, w tym alternatywnej.

10. Technologie zwiększające efektywność wytwarzania energii elektrycznej i ciepła– przykładowe zagadnienia • koncepcja i modelowanie procesów odzysku i akumulacji ciepła odpadowego bloku energetycznego oraz wykorzystanie go do podgrzewania powietrza wlotowego, wody zasilającej kocioł i suszenia węgla brunatnego; • integracja odzysku ciepła z systemem wychwytu CO2; • wpływ schładzania spalin wylotowych bloku na procesy odsiarczania, powstawania osadów i korozji wymienników ciepła i kanałów wylotowych;

11. Technologie zwiększające efektywność wytwarzania energii elektrycznej i ciepła– przykładowe zagadnienia • modelowanie i badania współpracy bloku energetycznego w „czystej technologii węglowej” z systemem elektroenergetycznym; • program technologiczny współ spalania biomasy; • technologie skojarzonego wykorzystania ciepła i elektryczności.

12. Technologie oksyspalania węgla do efektywnego i niskoemisyjnego wytwarzania energii elektrycznej. – przykładowe zagadnienia • kryteria przydatności węgli do procesu oksyspalania; • optymalizacyjne symulacje numeryczne oraz analizy systemowe oksyspalania fluidalnego i pyłu węglowego w bloku energetycznym; • koncepcja i badania pilotażowe ciśnieniowego oksyspalania węgla; • technologie usuwania CO2 ze strumienia spalin po procesach oksyspalania; • optymalizacja procesu wytwarzania tlenu.

13. Technologia zgazowania węgla do wysokoefektywnej produkcji energii i paliw– przykładowe zagadnienia • procesy zgazowania węgla w zależności od jego właściwości; • nowe techniki przygotowania węgla i mieszanek węgiel – biomasa do procesu zgazowania; • badania pilotażowe opracowanego ciśnieniowego procesu zgazowania węgla; • testowanie procesów oczyszczania i konwersji gazu syntezowego; • technologie zgazowania węgla do zastosowań w syntezie chemicznej.

14. Technologie energetyki odnawialnej, w tym alternatywnej– przykładowe zagadnienia • zintegrowane systemy wytwarzania gazów syntezowych do produkcji paliw płynnych z wykorzystaniem energii źródeł odnawialnych; • rozwój technologii energetycznego wykorzystania biomasy, m.in. w spalarniach odpadów komunalnych, oraz biopaliw; koncepcje i instalacje pilotażowe skojarzonych układów mikrogeneracji pracujących w mikrosieciach, m.in. nowej generacji siłowni wiatrowych i małych elektrowni wodnych; • generowanie energii w ekologicznie czystych siłowniach słonecznych, w tym opracowanie polimerowych ogniw fotowoltaicznych oraz silników o cyklu C–R (Claussius–Rankine);

15. Technologie energetyki odnawialnej, w tym alternatywnej– przykładowe zagadnienia • nowe materiały i technologie układów magazynowania energii elektrycznej uzyskiwanej z ekologicznych, odnawialnych rozproszonych siłowni (m. in. słonecznych); • technologie wodorowe (wytwarzanie i magazynowanie wodoru, ogniwa paliwowe); nadprzewodnikowe zasobniki oraz superkondensatory.

16. Tanie budownictwo samowystarczalne energetycznie Materiały, technologie i wiedza niezbędne do budowy samowystarczalnych domów mieszkalnych, dostosowanych do warunków lokalnych. Zapewniają one także energię dla ogrzewania, chłodzenia i gotowania oraz energię elektryczną do oświetlenia. To część technologii budowy tzw. domów pasywnych

17. Tanie budownictwo samowystarczalne energetycznie W zakresie zmniejszenia energochłonności gospodarki przez rozwój i wdrażanie rozwiązań energooszczędnych w przemyśle, usługach oraz gospodarstwach domowych kluczowe zagadnienie badawcze to: • Zwiększenie efektywności użytkowania energii finalnej.

18. Tanie budownictwo samowystarczalne energetycznie W zakresie nowoczesnych konstrukcji, technologii i materiałów w budownictwie komunikacyjnym, mieszkaniowym i użyteczności publicznej z uwzględnieniem recyklingu kluczowe zagadnienia badawcze to: • Konstrukcje i materiały o wysokiej trwałości dla infrastruktury komunikacyjnej; • Materiały budowlane pochodzące z odpadów;

19. Tanie budownictwo samowystarczalne energetycznie • Materiały budowlane o wysokiej wytrzymałości i trwałości wytwarzane z wykorzystaniem nowoczesnych technologii, np.: nanotechnologii, mikrotechnologii, biotechnologii do modyfikacji struktury materiałów; • Konstrukcje budowlane oraz materiały do izolacji cieplnej; • Utylizacja zużytych materiałów budowlanych; • Zeroemisyjne materiały i wyroby budowlane • Konstrukcje i materiały o wysokiej trwałości dla infrastruktury komunikacyjnej;

20. Tanie budownictwo samowystarczalne energetycznie W zakresie zapewnienie bezpieczeństwa, niezawodności i trwałości obiektów budowlanych kluczowe zagadnienia badawcze to: • Bezpieczeństwo, trwałość, użytkowalność i niezawodność obiektów budowlanych; • Energooszczędne technologie budowy, przebudowy i remontu obiektów budowlanych; • Metody zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego obiektów budowlanych; • Metody przebudowy obiektów zabytkowych z zachowaniem ich bezpieczeństwa i użytkowalności

21. Pojazdy hybrydowe i transport niekonwencjonalny Pojazdy hybrydowe to pojazdy dostępne dla masowego odbiorcy z zasilaniem łączącym silnik spalinowy z innym źródłem energii. Te same zagadnienia technologiczne dotyczą pojazdów elektrycznych z różnymi typami ogniw, będących źródłem prądu elektrycznego.

22. Pojazdy hybrydowe i transport niekonwencjonalny Bezpieczne, efektywne i ekologiczne środki transportu. nowoczesne systemy zarządzania transportem i infrastrukturą transportową Kluczowe zagadnienia: • Konstrukcje i systemy chroniące użytkowników i ratujące ich w przypadku awarii; • „Inteligentny pojazd” oraz „inteligentna infrastruktura” dostarczające i przetwarzające dane o stanie pojazdu lub infrastruktury, warunkach ruchu, zagrożeniach, zachowaniach użytkowników pojazdów i infrastruktury;

23. Pojazdy hybrydowe i transport niekonwencjonalny Bezpieczne, efektywne i ekologiczne środki transportu. nowoczesne systemy zarządzania transportem i infrastrukturą transportową Kluczowe zagadnienia: • Materiały i systemy pozwalające na zmniejszanie emisji zanieczyszczeń; • Rozwój i eksploatacja „czystych” pojazdów zbiorowego transportu miejskiego, wykorzystujących energie odnawialne; • Niezawodność i trwałość statków powietrznych

24. Miejskie sieci czujników chemicznych, biologicznych, radiologicznych i nuklearnych Budowa sieci czujników CBRN w dużych miastach w celu wczesnego ostrzegania przed zagrożeniem bezpieczeństwa publicznego i zdrowia obywateli w wyniku wypadku, ataku, lub wystąpienia naturalnych niebezpiecznych zjawisk.

25. Nanotechnologie w ochronie środowiska Nanokompozyty zamiast dotychczas stosowanych biocydów i innych środków dezynfekcyjnych (promieniowanie, temperatura, chlor) czyli środki: • Nieszkodliwe dla środowiska • Nieszkodliwe dla ludzi i zwierząt • Nie jest trucizną (chemia) • Permanentne działanie

26. Nanotechnologie w ochronie środowiska Woda: • oczyszczanie mikrobiologiczne zainfekowanych zbiorników i rurociągów wody pitnej i technologicznej

27. Nanotechnologie w ochronie środowiska Powietrze: • oczyszczanie powietrza wychodzącego z zakładów produkcyjnych i hodowlanych • oczyszczanie powietrza wewnątrz obiektów z grzybów, pleśni ,bakterii i wirusów • eliminacja odorów i wyziewów ze zbiorników gnilnych i oczyszczalni ścieków • zapobieganie nadmiernej emisji wyziewów ze zbiorników gnojowicowych (lagun)

28. Nanotechnologie w ochronie środowiska • Energooszczędne oświetlenie oparte o nanotechnologie • Nowe materiały i katalizatory dla energii z wodoru z odnawialnych źródeł • Membrany ceramiczne o porach nanoskopowych • Nanotechnologie w kolektorach słonecznych. • Folie do ogniw słonecznych • Termoelektryczność • Termofotowoltaika

29. Zawartość pracy pisemnej i prezentacji Trzeba uwzględnić w pracy pisemnej i prezentacji: • Krótkie wprowadzenie opisujące o czym jest praca • Wstęp teoretyczny • Analiza SWOT • BAT • uzasadnienie wyboru tematu • przegląd technologii/opis tematu • uwzględnienie kosztów/zysków • Analiza opłacalności

30. Zawartość pracy pisemnej(dodatkowo punktowane zagadnienia) • Charakterystyka działalności/przedsięwzięcia. • Charakterystyka problemu, który dany pomysł może rozwiązać. • Charakterystyka rynku (m.in. kto jest odbiorcą, podział • odbiorców/klientów) • Jakie są potrzeby/oczekiwania klientów? W jaki sposób prezentowane • Czy rozwiązanie odpowiada na te potrzeby? • Czy do istniejącej sytuacji coś można dodać, zmienić? • Czy popyt w danej dziedzinie jest rosnący czy malejący? • W których dziedzinach jest najwyższy wzrost?

31. Można uwzględnić w pracy pisemnej i prezentacji • Czy popyt ulega wahaniom sezonowym? • Jaka jest konkurencja na rynku? • W jakim zakresie nasz pomysł jest lepszy a w jakim gorszy? • Jeśli wnosimy jakąś innowacje to co by było nowością? • Co potrzebujemy do realizacji pomysłu? • Czy dany pomysł poprawia konkurencyjność na rynku? • Czy dany projekt wprowadza lub ulepsza nowe produkty? • Jak wpływa na środowisko naturalne?

32. Etapy prac – po każdym etapie krótka prezentacja postępów prac • Szukanie materiałów i ostateczny wybór tematu • Prezentacja ogólny plan pracy • Przegląd technologii • Analiza SWOT • Analiza BAT • Analiza ekonomiczna • Źródła finansowania • Prezentacja • Zaliczenie

33. terminy • Co najmniej tydzień przed ostatnimi zajęciami na których będą prowadzone prezentacje