Kemija za trajnostni razvoj

V raziskovalnem programu bomo preučevali materiale in procese, ki so primerni za trajnostni razvoj, ter pri tem izkoristili združeno ekspertizo anorganskih in organskih kemikov, sodelujočih v programski skupini. Fotokatalitske tanke plasti in prahove aktivnega TiO2 pod vidno svetlobo bomo pripravili po sol-gel postopkih. Občutljivost na vidni del spektra bomo dosegli z dopiranjem TiO2 s kovinami in nekovinami, uporabljajoč nove pristope v anorganski sintezi. Za nanos TiO2 na različne podlage bomo uporabili več tehnik. Ovrednotenje učinkovitosti fotokatalizatorjev bomo izvedli v posebej grajenih reaktorjih za čiščenje vode in za umetno fotosintezo pridobivanja solarnih goriv z redukcijo CO2. V primeru tankih plasti za uporabo na oknih bomo fotoinducirane protizarositvene karakteristike določali z meritvami kontaktnih kotov za vodno kapljico, samočistilne lastnosti preko razgradnje trdne plasti onesnažila na njihovi površini in dezinfekcijske lastnosti s testi preživelosti bakterijskih kolonij. Izidi teh meritev funkcionalnih lastnosti, skupaj s sodobno strukturno karakterizacijo, bodo služili kot povratna informacija za optimiziranje sinteze učinkovitih fotokatalizatorjev. Termokromni VO2 bomo pripravili s sol-gel in hidrotermalno sintezo iz anorganskih prekurzorjev. Temperatura faznega prehoda polprevodnik-kovina pri približno 68oC je previsoka za uporabo na t.im. zelenih oknih in jo je zato potrebno zmanjšati na okoliško. Znižanje temperature prehoda bomo dosegli z dopiranjem z izbranimi kovinami. Koncentracijo dopanta in pogoje sinteze bomo prilagodili in s tem optimizirali delovanje termokromnega VO2. Okso zvrsti prehodnih kovin služijo kot katalitska mesta v molibdenovih in volframovih oksidaza encimih. Zgledovanje po naravi z modelnimi spojinami MoVIO2L and MoIVOL nam bo dalo vpogled v mehanizem oksidativnih reakcij teh encimov in ocenitev možnosti njihove praktične uporabe. Aerobne oksidativne transformacije organskih spojin z atmosferskim kisikom se lahko pospešijo tudi z reaktivnimi nitroksilnimi radikali. Osredotočili se bomo na razvoj novih reakcijskih sistemov za oksidacijo in oksidativna halogeniranja organskih spojin in za pretvorbo alkoholov v druge derivate z novimi katalizatorji. Poleg aerobnih bomo proučevali tudi anaerobne procese, kot je piroliza mesno-kostne moke ob pomanjkanju kisika za pripravo biooglja živalskega izvora. Ocenili bomo vpliv pogojev pirolize na fizikalno-kemijske lastnosti pripravljenega živalskega biooglja. Nadalje bomo raziskali možnosti uporabe živalskega biooglja kot gnojila in kot imobilizacijskega sredstva za vezavo kovin v primeru degradiranih območij, onesnaženih s kovinami (npr. jalovišča), kjer je možnost naravne revegetacije zaradi visokih koncentracij potencialno toksičnih elementov, nizkih koncentracij hranil in nizke zadrževalne kapacitete vode močno omejena.

Predloženi program se v celotni vsebini vključuje v prednostne smeri, ki so definirane v evropski strategiji Horizon 2020, ki predstavlja tekoči program razvoja Evropske skupnosti. Trajnostni razvoj predstavlja vseobsegajoči okvir Horizon 2020 iniciative. Odlična znanost in inovacije so ključni faktorji, ki bodo pomagali Evropi na poti razumne, trajnostne in vključujoče rasti pri reševanju perečih družbenih izzivov. V skladu s prioritetami evropske 2020 strategije se bomo v našem programu osredotočili na varno, čisto in učinkovito energijo, zeleno kemijo in tehnologijo ter trajnostni pristop pri upravljanju z okoljem. Naš cilj bo odličnost v znanosti z močno usmeritvijo v inovacije in industrijsko sodelovanje.Tako nameravamo prispevati in podpirati evropsko znanstveno odličnost ter prispevati k inovativnosti industrije svojega okolja.

Predlagani raziskovalni program predstavlja pomemben prispevek k trajnostnemu družbeno-ekonomskemu in kulturnemu razvoju Slovenije na naslednjih področjih: nova znanja in izobraževanje vrhunsko usposobljenih kadrov na področju anorganske in organske kemije prispevek k uvajanju okolju prijaznih kemijskih procesov uvajanje trajnostnih okoljskih tehnologij razvoj obnovljivih virov energije