Prosument – rozwiązanie ekologiczne

Artur Bronowicki, Piotr Kardasz, Ewa Jaworska, Jacek Doskocz

1. WSTĘP

Zdecydowanie przeważający udział w światowym bilansie energetycznym stanowi energia konwencjonalna, oparta na zasobach pochodzenia pierwotnego, których znaczenie nieustannie rośnie w konsekwencji ich malejących pokładów na przestrzeni lat. W ramach stale podejmowanych dążeń w kierunku wzrostu gospodarczego państw, pojawiają się prognozy zapowiadające zwiększenie potrzeb energetycznych. Perspektywę ograniczonej dostępności wyczerpywalnych zasobów naturalnych, będących aktualnie podstawą sektora energetycznego, wskazuje się wśród niebagatelnych problemów ostatnich lat. W zgodzie z nasilającymi się publicznymi tudzież politycznymi oczekiwaniami, współczesne gospodarki zmierzają w kierunku kompromisu gwarantującego bezpieczeństwo energetyczne, wskutek generacji energii przy możliwie ścisłej korelacji z naturą, zmierzając do zwiększenia roli odnawialnej energii w bilansie elektroenergetycznym.

Polska jako kraj przynależny do struktur europejskich, została zobligowana, stosownie wobec obowiązującego porządku prawnego, do podjęcia działań mających na celu promocję energii z ekologicznych źródeł. Oczekiwana jest redukcja negatywnych skutków spalania eksploatowanego węgla do przyjętego pakietu energetycznego, nawołującego w przypadku Polski do m.in. uzyskania 15%-go udziału energii ze źródeł alternatywnych w całkowitej energii uzyskiwanej na rok 2020.

Nie ulega wątpliwości, że urzeczywistnienie europejskich wymogów wobec udziału OZE w bilansie energetycznym kraju, którego system energetyczny w ponad 80% [8] zasilany jest energią wygenerowaną z powszechnie dostępnego, za sprawą uwarunkowań geologicznych – węgla, określane jest mianem wyzwania. Zastosowanie węgla sprawia, że bilans energetyczny cechuje wysokoemisyjność oraz stosunkowo niewielka konsumpcja energii z niekonwencjonalnych źródeł.

W ramach ogólnoświatowej dyskusji dotyczącej problematyki energetycznej, określono udział procesów eksploatacji i budowy budynków w globalnej konsumpcji energii na poziomie nawet 50% [4]. Jednoznacznie wskazuje się sektor budowlany jako wysokoemisyjną gałąź gospodarki, wymagającą podjęcia inicjatyw nakierowanych na osiągnięcie poziomu zrównoważonego budownictwa, będącego integralną częścią energetyki opartej na nowatorskich i perspektywicznych na przestrzeni lat rozwiązaniach, wykorzystujących m.in. odnawialne zasoby energii. W rezultacie rozwój ruchu prosumenckiego należy upatrywać wśród kluczowych koncepcji spełniających założenia horyzontalne Unii Europejskiej w dziedzinie energetyki i ochrony środowiska.

Artykuł ukazuje istotę oraz otoczenie energetyki prosumenckiej rozpatrując założenia programu Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej  oraz europejskich regulacji prawnych. Ponadto zmierza do wykazania korzyści potencjalnej termomodernizacji wielorodzinnego budynku mieszkalnego oraz instalacji kolektorów słonecznych przy wsparciu programu „Prosument”.

Czytaj więcej: Prosument – rozwiązanie ekologiczne

Biometan jako paliwo komunikacji miejskiej

Andrzej Żółtowski⁽¹⁾, Paulina Grzelak⁽¹⁾

⁽¹⁾ Instytut Transportu Samochodowego, 03-301 Warszawa, ul. Jagiellońska 80

STRESZCZENIE

Biogaz może być wykorzystywany jako paliwo w ciepłownictwie lub do produkcji energii elektrycznej i ciepła w kogeneracji. Uznawany jest on za cenny surowiec do produkcji paliw silnikowych. Biogaz po oczyszczeniu (tzw. upgradingu) i sprężeniu staje się paliwem o czystości i właściwościach dorównujących CNG. W tej postaci bywa on nazywany biometanem dla odróżnienia od metanu zawartego w gazie ziemnym. Szwedzkie doświadczenia wykazują, że ilość biometanu, jakie aglomeracje miejskie mogą wyprodukować z odpadów organicznych zebranych w nich, pozwalają na zasilenie całej miejskiej komunikacji autobusowej. Biometan to paliwo ekologiczne, wyprodukowane z odpadów organicznych, jego produkcja zapobiega samoistnym procesom fermentacji bioodpadów i emisji do atmosfery gazu cieplarnianego w postaci metanu. Jako paliwo odnawialne zmniejsza ono emisję CO₂ do atmosfery, uniezależnia gospodarkę od paliw kopalnych i ich importu.

W roku 2015 działało w Polsce 278 biogazowni mogących wyprodukować rocznie 0,18 mld m³ biometanu, ale żadna z nich nie produkowała biometanu o czystości kwalifikującej wytwarzany gaz do użycia go jako substytutu CNG. W tym samym roku w Niepołomicach na składowisku odpadów uruchomiono pierwszą w Polsce kontenerową stację tankowania pojazdów sprężonym biometanem (CBG – Compressed Biomethane Gas) otrzymywanym z miejscowego gazu wysypiskowego. Ta mobilna stacja pozwala na tankowanie kilku autobusów dziennie, a jej celem jest zebranie doświadczeń w dziedzinie produkcji biometanu.

Czytaj więcej: Biometan jako paliwo komunikacji miejskiej

Wodór jako paliwo w motoryzacji

Marcin Ślęzak⁽¹⁾, Piotr Wiśniowski⁽¹⁾, Maciej Gis⁽¹⁾

⁽¹⁾ Instytut Transportu Samochodowego, Jagiellońska 80 03-301 Warszawa

STRESZCZENIE

W pracy przedstawiono zasadność oraz możliwości wykorzystania wodoru jako paliwa do zasilania pojazdów. Podano założenia odnośnie cen pojazdów i wodoru do ich zasilania w odniesieniu do aut zasilanych konwencjonalnymi paliwami. Przeanalizowano obecne postępy prac w tej dziedzinie, możliwości budowy stacji paliw oraz prognozy dotyczące rozwoju rynku motoryzacyjnego w perspektywie do 2050 roku.

Czytaj więcej: Wodór jako paliwo w motoryzacji

Wpływ obróbki termicznej osadów nadmiernych na udział azotu w hydrolizatach

Sylwia Myszograj⁽¹⁾

⁽¹⁾ Uniwersytet Zielonogórski, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Szafrana 15,
65-246 Zielona Góra

STRESZCZENIE  

Badania dotyczące optymalizacji procesu dezintegracji termicznej osadów ściekowych ukierunkowane są głównie na: przyspieszenie hydrolizy frakcji cząsteczkowej osadów ściekowych, produkcję lotnych kwasów tłuszczowych, hydrolizę biochemiczną pozostałej nieupłynnionej cząsteczkowej frakcji oraz zwiększenie ilości biogazu i potencjału metanowego osadów ściekowych w procesie fermentacji. Niejednokrotnie w badaniach poza celem głównym obróbki nie analizuje się obciążeń wtórnych generowanych przez hydrolizaty. 

W artykule przedstawiono wyniki badań hydrolizatów z dezintegracji termicznej osadów nadmiernych z oceną zmian form i udziału azotu, a także wartości ilorazu C:N. Badania przeprowadzono w temperaturach: 55, 75, 95, 115, 135, 155 i 175°C w czasie 0,5, 1 i 2 godzin. Wyniki wskazują na wpływ zmiennych parametrów procesowych: temperatury i czasu dezintegracji na zmiany form azotu w hydrolizatach. W każdej serii badań wraz ze wzrostem temperatury obróbki stwierdzono wzrost upłynnienia frakcji stałej osadów. Udział rozpuszczonych form (azot amonowy i azot organiczny) w całkowitej zawartości azotu w hydrolizatach wynosił od 8,7% do 89,2%, przy początkowym udziale ok. 15% w osadach surowych. Iloraz C:N w hydrolizatach zmieniał się w zakresie od 5 do 14 (dla substancji rozpuszczonych) oraz od 6 do 10 (dla całkowitej zawartości wskaźników), malejąc wraz ze wzrostem temperatury obróbki. Wyniki badań potwierdzają, że stosowanie procesu dezintegracji osadów nadmiernych wymaga oceny obciążenia wtórnego azotem części technologicznej oczyszczania ścieków i fermentacji metanowej.

Czytaj więcej: Wpływ obróbki termicznej osadów nadmiernych na udział azotu w hydrolizatach

Wykorzystanie nanomarkerów na potrzeby precyzyjnego pozycjonowania próbki w skali submikrometrowej w celu zwiększenia czułości detekcji zmian morfologii powierzchni podczas badań procesów degradacyjnych

Andrzej Sikora^{(1, 2)}

⁽¹⁾ Instytut Elektrotechniki, Oddział Technologii i Materiałoznawstwa Elektrotechnicznego we Wrocławiu, ul. M. Skłodowskiej-Curie 55/61, 50-369 Wrocław
⁽²⁾ Centrum Materiałów Zaawansowanych i Struktur Inteligentnych, Polska Akademia Nauk, Okólna 2, 50-950 Wrocław

STRESZCZENIE

Procesy degradacji materiałów są jednym z kluczowych ograniczeń czasu życia różnego rodzaju produktów. W celu oceny odporności obiektów na działanie czynników środowiskowych odpowiedzialnych za te procesy wykonywane są znormalizowane badania. Ciągły rozwój inżynierii materiałowej wymusza jednak wprowadzanie nowych metod badawczych pozwalających na skuteczną ocenę dynamiki procesów degradacji. Mikroskopia sił atomowych jest narzędziem umożliwiającym m.in. pomiar właściwości morfologicznych i mechanicznych powierzchni w skali submikrometrowej, zatem z powodzeniem może być wykorzystywana w obserwacji efektów procesów erozji badanych obiektów. Lokalne niejednorodności kształtu powierzchni w połączeniu z przypadkowym doborem badanego obszaru próbki, mogą jednak istotnie zwiększać rozrzut zarejestrowanych parametrów chropowatości, obniżając czułość detekcji zmian morfologii. Zastosowanie tzw. nanomarkerów pozwala na powtarzalne (z dokładnością kilkudziesięciu nanometrów) ustalanie pola skanowania próbki w sposób umożliwiający przeprowadzanie kolejnych pomiarów kontrolnych w tym samym obszarze, co istotnie zwiększa miarodajność uzyskiwanych wyników i pozwala na detekcję nawet subtelnych zmian topografii. Co więcej, niniejsze podejście umożliwia także przeprowadzanie wnikliwych analiz niejednorodności przestrzennej degradacji powierzchni badanych materiałów poprzez porównanie dynamiki zmian chropowatości dla poszczególnych obszarów skanowania.

Czytaj więcej: Wykorzystanie nanomarkerów na potrzeby precyzyjnego pozycjonowania próbki w skali submikrometrowej...

Nowatorskie urządzenia do generacji plazmy i ich zastosowania

Mariusz Jasiński ⁽¹⁾, Dariusz Czylkowski ⁽¹⁾, Bartosz Hrycak ⁽¹⁾, Mirosław Dors ⁽¹⁾

⁽¹⁾ Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk, ul. Fiszera 14, 80-231 Gdańsk

STRESZCZENIE

W  Instytucie Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk w Gdańsku rozwijane i badane są mikrofalowe (2,45 GHz) urządzenia do generacji plazmy pod ciśnieniem atmosferycznym. Ostatnio powstały następujące rodzaje nowych urządzeń plazmowych:

a)    Zasilane falowo mikrofalowe urządzenia plazmowe do konwersji gazów o dużych natężeniach przepływu (np. do produkcji wodoru oraz destrukcji Freonu®);
b) Mikrofalowe urządzenie do generowania mikroplazmy (np. do niszczenia mikroorganizmów oraz obróbki płytek drukowanych PCBs);
c) Mikrofalowe urządzenie do generowania „płaszczyzny plazmowej” (do obróbki powierzchni materiałów).

Jednym z ciekawszych przykładów takich generatorów plazmy jest nowy w skali światowej mikrofalowy generator „płaszczyzny plazmowej”. Generator wytwarza płaszczyznę plazmową o przybliżonych wymiarach: długość 30-70 mm, szerokość 10-40 mm, grubość 0,5-1 mm. Innowacyjność urządzenia polega na tym, że plazma wytwarzana jest wewnątrz wąskiego kanału z dielektrycznymi ściankami (dielektryczne pudełko plazmowe), przez który przepływa gaz roboczy. Przepływający gaz roboczy jest wzbudzany i jonizowany przez mikrofale, tworząc plazmę w formie płaszczyzny. Unikalny kształt generowanej plazmy w postaci „płaszczyzny plazmowej” wychodzącej poza dielektryczne pudełko jest dogodny do zastosowań przemysłowych w procesach obróbki powierzchni materiałów. Ostatnio udzielony został patent na to urządzenie (M. Jasiński, M. Goch, J. Mizeraczyk, „Urządzenie plazmowe do obróbki powierzchni”, nr patentu PL215139 B1).

Czytaj więcej: Nowatorskie urządzenia do generacji plazmy i ich zastosowania

PTEN-induced putative kinase 1 (PINK1) w raku jelita grubego

Martyna Bednarczyk⁽¹⁾, Natalia Krajewska⁽²⁾, Katarzyna Walkiewicz⁽¹⁾, Paweł Kozieł ⁽¹⁾, Urszula Mazurek⁽³⁾, Małgorzata Muc-Wierzgoń ⁽¹⁾,

⁽¹⁾Wydział Zdrowia Publicznego w Bytomiu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Katedra Chorób Wewnętrznych, ul. Żeromskiego 7, 41-902 Bytom
⁽²⁾Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Katedra Analizy Instrumentalnej, ul. Jedności 8, 41-200 Sosnowiec
⁽³⁾Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Katedra i Zakład Biologii Molekularnej, ul. Jedności 8, 41-200 Sosnowiec

STRESZCZENIE

Białko PINK1 (ang. PTEN-induced putative kinase 1) jest mitochondrialną kinazą serynowo – treoninową. Znajduje się w mitochondriach wszystkich komórek organizmu. Jego zadaniem jest ochrona komórek przed stresem indukowanym zaburzeniem mitochondriów. Wraz z parkiną bierze udział w regulacji morfologii i dynamiki mitochondriów, poprzez oddziaływanie z białkami zarządzającymi procesami mitochondrialnej fuzji i podziału.

Celem badania było określenie profilu ekspresji genu PINK1 biorącego udział w mitofagii w raku jelita grubego o różnym stopniu zaawansowania.

Analizę profilu ekspresji genów wykonano przy użyciu mikromacierzy of HG-U133A (Affymetrix, Santa Clara, CA). Typowanie genów różnicujących przeprowadzono z wykorzystaniem Infrastruktury PL-Grid.

Analizując aktywność transkrypcyjną mRNA PINK1 stwierdzono, że gen kodujący to białko wykazuje zmniejszoną ekspresję w kontroli K2 i gruczolakoraku jelita grubego, zależnie od stopnia zaawansowania, p < 0,05. Wartość parametru FC – wskazującego log2 różnicy sygnałów fluorescencji pomiędzy porównywanymi grupami wynosiła K2 vs K = - 1.0811611 oraz NSZ vs K = -2.0804248 i WSZ vs K = -1.8020356.

Wnioski: Podobieństwo grupy K2 do grupy gruczolakoraka potwierdza, że zmiany molekularne wyprzedzają zmiany fenotypowe. W grupie kontrolnej K2 mogą znajdować się już komórki nowotworowe. Zmniejszenie aktywności transkrypcyjnej genu PINK1 tylko nieznacznie zależy od stopnia zaawansowania gruczolakoraka.

Czytaj więcej: PTEN-induced putative kinase 1 (PINK1) w raku jelita grubego

Azotany (III, V) jako istotne czynniki ryzyka zdrowia

Katarzyna Tomczyk ^(1,2), Grzegorz Dziubanek⁽³⁾

⁽¹⁾Studium Doktoranckie Wydziału Zdrowia Publicznego w Bytomiu, Koło Naukowe przy   Zakładzie Zdrowia Środowiskowego, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
ul. Piekarska 18, 41-902 Bytom
⁽²⁾Katedra i Zakład Podstawowych Nauk Medycznych, Wydział Zdrowia Publicznego w Bytomiu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
ul. Piekarska 18, 41-902 Bytom
⁽³⁾Zakład Środowiskowych Czynników Ryzyka Zdrowia, Katedra Zdrowia Środowiskowego, Wydział Zdrowia Publicznego w Bytomiu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
ul. Piekarska 18, 41-902 Bytom

STRESZCZENIE

Obecne zużycie nawozów mineralnych w szczególności azotowych w produkcji żywności stale rośnie, co przyczynia się do jej nadprodukcji w krajach uprzemysłowionych. Nadmiar stosowania nawozów sztucznych jest źródłem zanieczyszczenia gleby, wody oraz żywności. Azotany (III), dawniej znane, jako azotyny, oraz azotany (V) zostały uznane za szkodliwe związki chemiczne występujące w środowisku bytowania człowieka. Głównym źródłem narażenia na te substancje jest żywność oraz woda powierzchniowa przeznaczona do spożycia przez ludność.
Celem pracy była ocena zagrożenia zdrowia dzieci i dorosłych wynikającego z narażenia na azotany (III, V).

Niebezpieczeństwo ze strony azotanów (V) wynika z możliwości ich redukcji do azotanów (III), które stanowią przede wszystkim czynnik ryzyka methemoglobinemii, zwłaszcza u dzieci. Ponadto powodują niedokrwistość oraz są prekursorem rakotwórczych nitrozoamin. Identyfikacja źródeł narażenia na azotany (III, V) jest niezbędna z punktu widzenia skutecznego zarządzania własnym ryzykiem zdrowia.  

Czytaj więcej: Azotany (III, V) jako istotne czynniki ryzyka zdrowia

Analiza drgań oscylatora ze sprężyną typu SMA

Mgr inż. Joanna Rękas⁽¹⁾, Dr hab. inż. Rafał Rusinek⁽²⁾

⁽¹⁾ Politechnika Lubelska, Katedra Mechaniki Stosowanej, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin
⁽²⁾ Politechnika Lubelska, Katedra Mechaniki Stosowanej, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin

STRESZCZENIE

Artykuł przedstawia analizę drgań układu nieliniowego o jednym stopniu swobody, który posiada element (sprężynę),  wykonaną z materiału z pamięcią kształtu (SMA). Taki układ może być uproszczonym modelem ucha środkowego, w którym młoteczek, kowadełko i strzemiączko są zastąpione jedną masa skupioną.  Układ jest harmonicznie wzbudzany poprzez siłę zewnętrzną i analizowany pod kątem zmiany zachowania w różnych  temperaturach. Analiza drgań oscylatora wykonana została za pomocą metody numerycznej z wykorzystaniem programu Matlab\Simulnik. Otrzymano różne rodzaje rozwiązań w zależności od zadanych parametrów, począwszy od drgań regularnych aż do chaotycznych.

Czytaj więcej: Analiza drgań oscylatora ze sprężyną typu SMA

Wpływ modyfikacji wyrobów wapienno-piaskowych na ich wytrzymałość na ściskanie i nasiąkliwość

Ryszard Dachowski⁽¹⁾, Paulina Kostrzewa⁽²⁾

⁽¹⁾ Politechnika Świętokrzyska, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7; 25-314 Kielce
⁽²⁾ Politechnika Świętokrzyska, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7; 25-314 Kielce

STRESZCZENIE

Autoklawizowane wyroby wapienno-piaskowe to przyjazne dla środowiska materiały budowlane w postaci cegieł i bloków. Cegła silikatowa zyskuje coraz większe znaczenie jako materiał konstrukcyjny. Jest chętnie używana do wznoszenia ścian nośnych, działowych, osłonowych, a także ścian fundamentowych oraz piwnicznych. Bloczki wapienno-piaskowe w przeciwieństwie do betonowych są bardzo równe i precyzyjnie wykonane. Pozwalają zachować dokładność wymiarowania i zmniejszają ryzyko niewłaściwego wypoziomowania poszczególnych warstw. W związku z dużym zainteresowaniem produktami silikatowymi, pojawiły się liczne badania i modyfikacje, mające na celu udoskonalenie tego materiału. Celem pracy jest modyfikacja tradycyjnych wyrobów wapienno-piaskowych dodatkiem polietylenogliklu (PEG), poprawiająca parametry fizyczne i mechaniczne materiału. Doboru dodatku dokonano na podstawie interesujących właściwości, między innymi: substrat wnika w strukturę drewna wypierając wodę, jest odporny na działanie roztworów kwasów, zasad i soli, nietoksyczny i bezbarwny. Polietylenoglikol jest stosowany w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym, jak również tekstylnym, skórzanym i drzewnym. Przeprowadzono serię badań modyfikowanych wyrobów silikatowych i na ich podstawie sporządzono analizę różnic w gęstości objętościowej, nasiąkliwości i wytrzymałości na ściskanie próbek z wspomnianym dodatkiem, w porównaniu z próbkami bez dodatków. Powstały produkt charakteryzuje poprawa podstawowych cech użytkowych w stosunku do tradycyjnych wyrobów silikatowych. Wyniki wstępnych badań jednoznacznie wskazują pozytywny wpływ substratu na takie cechy jak wytrzymałość na ściskanie oraz wilgotność.

Czytaj więcej: Wpływ modyfikacji wyrobów wapienno-piaskowych na ich wytrzymałość na ściskanie i nasiąkliwość