Zemes dzīļu resursu izpēte - jauni produkti un tehnoloģijas (Zeme)

Zemes dzīļu resursu izpēte - jauni produkti un tehnoloģijas (Zeme)

Projekta vadītājs vadošais pētnieks, prof. V. Segliņš, Latvijas Universitāte Apakšprojekti 1. Zemes dzīļu resursu izpēte dabisko izejvielu dažādošanai un jaunu tehnoloģiju izstrādei (GEO) 2. Mālu īpašību izpēte izmantošanai saules aizsargkrēmos, biodegradablu kompozītmateriālu un jauna granulveida sorbenta iegūšanai 3. Zemtemperatūras keramikas materiālu izstrāde, pielietojot Latvijas minerālās izejvielas 4. Augsti poraina keramika ar aktivētu virsmu 5. Kūdras, sapropeļa, mālu īpašību un modifikācijas iespēju pētījumi  6. Māla materiālu inovatīvs pielietojums mikroorganismu biotehnoloģijās   Kopsavilkums. Projekta „Zemes dzīļu resursu izpēte - jauni produkti un tehnoloģijas” (Zeme) uzdevums ir izpētīt zemes dzīļu resursus, tajā skaitā dziednieciskos, un izstrādāt jaunus konkurētspējīgus produktus. Projektā tiks attīstītas pētniecības metodes noteiktas kvalitātes derīgo izrakteņu resursu pieejamības prognozēšanai jaunu produktu attīstībai. Galvenās izejvielas konkurētspējīgiem produktiem: māli (arī kombinācijā ar ārstnieciskām dūņām), kaļķakmens, kūdra, sapropelis. Potenciālie produkti: dabiskā kosmētika, nanostrukturēti keramiskie sorbenti, biodegradabli polimēri, poraina un blīva keramika, mālu nano-pārklājumi dažādiem substrātiem, kūdras sorbenti, sapropeļa saistvielas, mālu produkti ar imobilizētiem vai iekapsulētiem organismu konsorcijiem ar potenciālu pielietojumu augkopībā un vides biotehnoloģijās. Projekta kopējais mērķis ir veikt pētījumus, kuri ļautu Ilgtspējīgi un racionāli izmantot dabas resursus, palielinot resursu izmantošanas pievienoto vērtību. Projekta pieteicēji to izprot kā mērķorientētus pētījumus racionālai, ilgtspējīga Latvijas zemes dzīļu resursu izmantošana, attīstot jaunu produktu ražošanu no vietējām izejvielām, palielinot no tiem iegūstamās produkcijas pievienoto vērtību un konkurētspēju, kā arī ar pētījumiem palielināt vietējo resursu ražošanā vidi saudzējošas tehnoloģiju ieguldījumu, izstrādāt tehnoloģijas un produktus vides rekultivācijai un pasargāšanai no piesārņojuma. Minēto mērķu aktualitāti nosaka valstī noteiktās pētniecības prioritātes, tās tieši izriet no NAP2020, tās tieši ir norādītas Eiropa 2020 stratēģija un Latvijas nacionālā reformu programmā, Latvija 2030, Horizonts 2020, VNPC un Kompetences centru dokumentos, Nacionālās industriālās politikas pamatnostādnēs 2013. – 2020.gadam un Vides politikas pamatnostādnēs 2014. – 2020.gadam. Minētais nodrošina projekta saistību ar vairākām izvirzītām pētniecības prioritātēm. Projektu veido 6 savstarpēji saistīt un papildinoši, ar augstu sinerģiju saistīti apakšprojekti. To specifiskie uzdevumi koncentrējas uz aktuālām tautsaimniecības problēmām un sniegs augstvērtīgus zinātniskus rezultātus.      Atzīmējams, ka katrā no iepriekšēji minētajiem uzdevumiem jau to formulēšanas gaitā ir pētnieku mijiedarbība ar sociāliem partneriem, galvenokārt uzņēmējiem, starp kuriem ir gan nozaru un profesionālās asociācijas (Latvijas Nacionālā kūdras biedrība, Latvijas Mikrobiologu biedrība), lielie uzņēmumi (AS Valmieras stikla šķiedra, AS Lode), gan sekmīgi mazie un vidējie uzņēmumi  SIA "Madara Cosmetics", Sia „GeoPlus”, SIA DGE, SIA EkoReverss un daudzi citi (sk. pievienotās vēstules). Projektu izpildītāju rīcībā ir augstas kvalifikācijas pētnieki un jaunie zinātnieki un studenti, nepieciešamās darba un laboratorijas  telpas, pētniecības iekārtas, ir pieeja starptautiskām datu bāzēm un bibliotēkām, kas daudzējādā ziņā ir iepriekšējā perioda VPP programmas, ERAF un ESF projektu rezultāts.   Projekta uzdevumi Mērķu sasniegšanai projektā paredzēts realizēt vairākus savstarpēji saistītus uzdevumus, kuru realizācija iecerēta sadarbībā starp dažādās iestādēs izveidotām pētniecības grupām un ļaus sasniegt augstvērtīgākus rezultātus. Tā paredzēts:Visi norādītie uzdevumi paredz iegūto rezultātu publiskošanu – publicējot monogrāfijas un zinātniskus rakstus , tajā skaitā latviešu valodā), aprobējot rezultātus konferencēs, iepazīstinot sociālos partnerus (ražošanas uzņēmumus, valsts un pašvaldību iestādes, augstskolas un plašu sabiedrību) ar pētniecības rezultātiem- jaunām zināšanām, izstrādātām tehnoloģijām un inovatīviem produktiem. Visas minētās aktivitātes iekļaus nepārprotamu norādi uz Valsts pētījumu programmu.   Īstenojamie pasākumi Projekta mērķa sasniegšanai ir izveidota 6 atsevišķu pētniecības grupu mērķtiecīgas sadarbības sistēma, kas ir pārbaudīta iepriekšējā VPP periodā un efektīvi ļauj virzīties uz jaunu un inovatīvu tehnoloģiju un augstvērtīgu produktu ar augstu pievienoto vērtību izstrādi no Latvijas zemes dzīļu resursiem. Projekta rezultātiem ir paredzama tieša ietekme uz tautsaimniecību kā rūpnieciskās ražošanas modernizācija, pāreja uz videi saudzīgākām ražošanas tehnoloģijām un inovatīviem, eksportspējīgiem produktiem. Tas veicinās nodarbinātību, jo īpaši valsts lauku apvidos un mazinās tautsaimniecības atkarību no ievestām izejvielām un produktiem. Šāda virzība pilnībā atbilst Europa2020, Horizon2020, NAP2020, Latvija 2030 un valstī noteiktām zinātniskās pētniecības prioritātēm šajā pētniecības periodā. Izstrādājot paredzētos pasākumus ir ņemti vērā sadarbības partneru izteiktie ierosinājumi un atbalsts (vēstules ir pievienotas) konkrētiem pētniecības uzdevumiem. Latvijas vietējie derīgie izrakteņi ir nacionālā bagātība un pētījumi to iespējami selektīvā ieguvē, noteiktu īpašību izejvielu iegulu apzināšana un izpēte (attīstot meklēšanas un izpētes metodes un pilnveidojot ģeoloģiskās zināšanas) nodrošinās ar izejvielām jaunās tehnoloģijas un produktus. Pētniecība koncentrēsies uz tautsaimniecībai nozīmīgākajiem vispārizplatītiem derīgiem izrakteņiem (mālu, kaļķakmeni, kvarca smiltīm, silikātiežiem, dabiskajiem pigmentiem) un iespējām izmantot zemes dzīles ilgtspējīgi, videi saudzīgi. Ģeoloģiskajos pētījumos iegūtās zināšanas ļaus mērķtiecīgi veikt Latvijas mālu saturošu suspensiju un pastu sagatavošana un modificēšana inovatīvu ekoloģisku kosmētisku produktu, jaunu kompozītmateriālu un inovatīvu strukturētu kompozītsorbentu īpašību, kaunu tehnoloģiju un produktu izstrāde uz vietējo minerālo izejvielu bāzes. Jaunu tehnoloģiju un produktu izstrādei no Latvijas dabiskām minerālizejvielām paredzēts no paraugiem iegūt poru, kā arī blīvas nano- keramikas, pārklājumu un biopolimērmateriālu ieguvi saķepināšanas procesā paaugstinātās temperatūrās, pielietojot dažādus saķepināšanas režīmus. Turpmākā struktūras un fāžu analīze sniegs informāciju par konkrētās minerālās izejvielas (galvenokārt illītu mālu) struktūras izmaiņām augstāk norādītos apstrādes procesos, bet dilatometrija, porozimetrija, raksturīgās keramikas īpašības (sarukums, šķietamais blīvums, spiedes (lieces) izturība) norādīs uz izstrādātā materiāla noderību domātam nolūkam. Atkārtotas pārbaudes jeb sastāvu un to īpašību optimizēšana (izmantojot par kritēriju raksturīgās īpašības) ļaus noteikt gan optimālo kompozīciju, gan arī īpašības saķepinātam keramikas materiālam, ko varētu ieteikt pārbaudēm ekspluatācijai tuvinātos apstākļos. Iegūtās tehnoloģijas un produkti tiks patentēti Latvijā, bet pārbaužu rezultāti tiks publicēti citētos žurnālos, prezentēti konferencēs un semināros ražotājiem. Atkarībā no izmantojamo mālu ķīmiskā un mineraloģiskā sastāva, apdedzinātais materiāls ūdenī dod dažādu pH, kas ir svarīgs nosacījums sorbcijas procesos. Izvēloties piemērotu keramikas apdedzināšanas temperatūru un tehnoloģiju, Latvijas mālos esošie dzelzs oksīdi saglabājas uz keramikas virsmas. Veicot šādas porainas keramikas virsmas papildus aktivēšanu, piem., apstarojot ar paātrinātajiem elektroniem, kad rodas nestehiometriski savienojumi, vai pārklājot ar nanoizmēru oksīdiem piem.,TiO2, uzlabojas keramikas materiālu sorbcijas īpašības. Minētais ļaus pētījumu gaitā izstrādāt jaunas tehnoloģijas un augstvērtīgus produktus. Purvi ir viens no nozīmīgākajiem Latvijas resursiem ar augstu izmantošanas potenciālu un tie aizņem 10,4% no valsts teritorijas, kā arī satur lielus kūdras un zem tās bieži atrodamos sapropeļa krājumus. Šobrīd purvu resursi Latvijā galvenokārt tiek izmantoti zemas pievienotās vērtības produktu ražošanai. Ekstensīvā kūdras un purvu resursu izmantošana nepietiekošā apjomā sekmē tautsaimniecības attīstību, vienlaikus izraisot plašu teritoriju degradāciju un vides problēmas. Kūdras un purvu resursu neefektīvas un neracionālas izmantošanas cēloņi ir nepietiekošais izpētes apjoms, mūsdienu prasībām neatbilstošu purvu un kūdras izpētes metožu pielietošana, kā arī sabiedrības un lēmumu pieņēmēju nepietiekamā informētība, kā arī nepilnīgā purvu resursu izmantošanu reglamentējošā likumdošana. Projekta izpilde nodrošinās kūdras, sapropeļa un mālu izmantošanas veidu izpēti, lai sekmētu degradētu teritoriju veidošanās risku samazināšanu un izstrādātu risinājumus augstas pievienotās vērtības inovatīvu produktu ražošanai, kas neprasa liela apjoma zemes dzīļu resursu ieguvi, tādējādi veicinot ilgtspējīgu Latvijas resursu izmantošanu, saudzējot dabu un veicinot konkurētspēju. Jaunu inovatīvu produktu starpā var minēt kūdras un mālu sorbentus gan ūdeņu, tehnisko produktu, gaisa attīrīšanai, kūdras, sapropeļa, mālu preparātus izmantošanai medicīnā, kosmētikā, kūdras, sapropeļa kompozīcijas izmantošanai lauksaimniecībā. Tiks turpināti pētījumi, lai attīstītu pielietošanas jomas humusvielām, kuras izdala no kūdras un sapropeļa. Tā paredzēta augstas pievienotās vērtības produkti no zemes dzīļu resursiem- Latvijā pieejamās kūdras modifikācijas risinājumu izpēte, lai izstrādātu jaunas to izmantošanas tehnoloģijas un risinājumus (vides tehnoloģijas – notekūdeņu attīrīšana, biomedicīna), kūdras pirolīzes procesa un produktu sastāva izpēte, kūdras (kūdras aktīvās ogles) bāzētu enterosorbentu izpēte un izstrāde. Dziedniecisko dūņu zināmās un jaunas pielietojuma jomā paredzēta dziedniecisko dūņu īpašību izpēte: to izmantošana par līmvielu, izejviela izmantošanai mežsaimniecībā, lauksaimniecībā; dziednieciskās dūņas un kūdra, to izmantošanas risinājumi. Paredzēta inovācija mālu izmantošanā - ģeosorbentu (organiskas, neorganiskas izcelsmes) īpašību un pielietošanas iespēju izpēte; māli izmantošanai medicīnā, sorbenti „jauno piesārņojošo vielu” attīrīšanai. Projekts pētījumos paredz paplašināt vietējo mālus saturošo produktu klāstu, izstrādājot oriģinālus, no vietējām izejvielām gatavotus nesējus un imobilizējot uz tiem vai iekapsulējot tajos samērā plaši specializētus vietējo mikroorganismu konsorcijus ar potenciālu pielietojumu augkopībā un vides biotehnoloģijās. Iegūtie rezultāti tiks aprobēti SIA Bioefekts un SIA EKOTRI. Pētījumu rezultāti tiks apkopoti 7 oriģinālos zinātniskajos rakstos un tiks izstrādāti vairāki patenti. Projekta rezultātu izplatīšanas un sabiedrības informēšanas stratēģija Lai nodrošinātu rezultātu izplatīšanu un sabiedrības informēšanu informācija par projektu tiks sniegta Latvijas Universitātes un Rīgas Tehniskās universitātes mājas lapās, kurās tik iekļauta informācija par projektā iegūtajiem rezultātiem. Informācija Latvijas Universitātes mājas lapā tiks atjaunota un tiks papildināta ne retāk kā reizi mēnesī un tā tiks veidota mijiedarbībā ar projekta sociālajiem partneriem (uzņēmumi, pašvaldības, valsts institūcijas), tajā skaitā informējot par tiem arī dažādu augstskolu studentus (pētījumu rezultāti tiks iekļauti maģistratūras un doktorantūras studiju kursos, ziņojumi doktorantūras skolās u.c.), skolas, plašāku sabiedrību plašsaziņas informācijas līdzekļos ne retāk divas reizes gadā. Pamatinformācija būs pieejama arī programmas mājas lapā KĶI. Regulāri tiks gatavotas populārzinātniskas publikācijas par projekta pētījuma rezultātiem, kā arī izplatīta informācija, kas veicina sabiedrības izpratni par Latvijas zemes dzīļu resursiem un to izmantošanas iespējām, resursu racionālu un ilgtspējīgu izmantošanu. Projekta uzdevumu ietvaros tiks sagatavots informatīvs buklets par sapropeli, kā arī ne mazāk kā viens populārzinātnisks raksts mēdijiem katru gadu. Reizi gadā tiks organizēta nacionāla mēroga zinātniska konference, kurā projekta dalībnieki informēs par projekta rezultātiem, visas projekta gaitā sagatavotajās publikācijas tiks skaidro norādīta piederība VPP un paredzēti vairāki ziņojumi starptautiskās konferencēs Eiropā (Itālijā, Vācijā, Ungārijā uc.) un Latvijā (ikgadējās RTU, LU, DU zinātniskās konferences, Baltsilica, EcoBalt, Studentu zinātniskās konferences universitātēs, Baltmatrib –Latvijas Materiālu biedrības konference, uc.), Lietuvā (Kauņas tehnoloģijas universitātes un Viļņas Ģedimina universitātes ikgadējās konferences uc.). Projekts organizēs vairākus seminārus kā starpuniversitāšu sadarbību pētniecībā kopā ar profesionālām sabiedrībām un ražošanas uzņēmumiem. Tieši ražošanas uzņēmumu un citu sociālo partneru vajadzībām ievērojama daļa pētījumu rezultātu tiks publicēti latviešu valodā blakus zinātnisko rezultātu publicēšanai augstas citējamības žurnālos angliski. Tiks pilnveidota līdzšinējā sadarbība ar skolotāju metodiskām apvienībām un skolām popularizējot pētījumu rezultātus un ieinteresējot skolēnus veikt patstāvīgus pētījumus. Visas minētās aktivitātes iekļaus nepārprotamu norādi uz Valsts pētījumu programmu, kas veicinās tās atpazīstamību.