Iztekajoče se leto je bilo za naš javni raziskovalni zavod zelo uspešno. Namreč, na Zavodu za gradbeništvo Slovenije (ZAG) se je začelo več projektov, ki spadajo v sklop financiranja s strani Javne agencije za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije (ARIS).

Ponosni smo, da smo uspeli pridobiti kar 12 raziskovalnih projektov, kar je najboljši dosežek v zgodovini naše organizacije. Od tega smo v sedmih projektih v vlogi koordinatorja, kot partnerji pa smo prisotni v petih projektih.

 

ZAG kot koordinator raziskovalnih projektov

ZAG je koordinator v sedmih raziskovalnih projektih: veliki temeljni, dva mala temeljna, dva mala aplikativna in dva projekta ciljnega raziskovalnega programa. Opisi posameznih projektov so v tem vrstnem redu strnjeni v nadaljevanju:

 

1. Rudarjenje tehnosfere za učinkovito rabo virov in izboljšanje stanja okolja

Nosilka projekta: doc. dr. Ana Mladenović, univ. dipl. inž. geol.

ARIS šifra projekta: J7-50228

Partnerji projekta: ZAG, Institut Jožef Stefan, Znanstveno-raziskovalno središče Bistra Ptuj, Kemijski inštitut, Javne službe Ptuj, d. o. o., IRGO Consulting d. o. o., NERINVEST nepremičnine, ekologija, rudarstvo d. o. o.

 

Raziskave so usmerjene v razvoj novih rešitev na področju naprednega rudarjenja deponij odpadkov, nakopičenih na številnih odlagališčih po vsej EU, in sprostitvi potenciala, ki ga imajo ti odpadki kot vir surovin. Po drugi strani pa so te rešitve namenjene tudi izboljšanju stanja okolja, s hkratnim omogočanjem sanacije odlagališč odpadkov. Odloženi odpadki, ki nastanejo kot posledica človekovih dejavnosti, so v luči pomanjkanja surovin prpoznani kot odlagališča sekundarnih surovin v antropogenem okolju; imenovani tehnosfera. Rudarjenje tehnosfere za vrednotenje in izkoriščanje teh virov se lahko izvaja z enakimi rudarskimi praksami kot rudarjenje geoloških nahajališč rude v litosferi. V obeh primerih so načela geoloških znanosti vključena v vseh fazah: (i) prospekciji, (ii) izkoriščanju, (iii) pridobivanju, (iv) razvoju trajnostnih nizkoogljičnih proizvodov, (v) v analizah življenjskega cikla in tehno-ekonomskih analizah in (vi) v analizah tveganj za okolje, povezanih z zmanjševanjem možnih negativnih vplivov v vseh fazah.

Cilj tega projekta je na podlagi temeljnih laboratorijskih in terenskih raziskav razviti nove ključne faze rudarjenja tehnosfere v okviru koncepta naprednega rudarjenja deponij. Validacija razvitih rešitev bo prvič v Sloveniji izvedena s prikazom naprednega rudarjenja na primeru dveh izbranih odlagališč, metalurškega odlagališča in komunalne deponije. S tem bo dokazano, da je rudarski proces mogoče izvajati varno in učinkovito ter da zagotavlja kakovostne surovine in bistveno manjši okoljski odtis v primerjavi s konvencionalnim rudarjenjem litosfere. Metode ekstrakcije bodo preučene in validirane na jeklarski žlindri (kovine), metalurškem prahu (ekstrakcija Zn) in plastiki (pirolizno olje, oglje in plin). Izbrani materiali iz procesov izkoriščanja in pridobivanja odlagališča bodo reciklirani v nizkoogljične gradbene proizvode. Izračuni življenjskega cikla in ekonomski izračuni se bodo izvajali v vseh fazah rudarjenja. Za ublažitev učinka NIMBY bo razvita metoda za vključevanje civilne družbe in drugih zainteresiranih strani. V okviru projekta bodo pridobljena nova temeljna znanja in izkušnje o naprednem rudarjenju tehnosfere, ki je bistvenega pomena za nadaljnji prenos in replikacijo te storitve.

 

2. Geološka in litogeokemijska karakterizacija Slovenskih dolomitov s poskusno ekstrakcijo magnezija

Nosilka projekta: dr. Lea Žibret, univ. dipl. inž. geol.

ARIS šifra projekta: J1-50032

Partnerji projekta: ZAG, Geološki zavod Slovenije (GeoZS), Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani (FKKT UL)

 

Evropska industrija je močno odvisna od mineralnih surovin, ki jih večinoma uvaža. Ena od takih dobrin je tudi magnezij (Mg). Zaradi svoje lahkosti se magnezij uporablja predvsem v zlitinah z aluminijem in v drugih zlitinah, primeren pa je tudi za proizvodnjo baterij. Magnezij je kovina in se pridobiva iz slanic, pa tudi iz mineralnih surovin (serpentin, magnezit, dolomit).

Na ozemlju Slovenije so karbonatne kamnine zelo pogoste, lahko dostopne in zato v velikem obsegu izkoriščane v kamnolomih. Močno so zastopani zlasti debeli sloji razmeroma čistih dolomitov. Osrednji cilj projekta je proučevanje možnosti uporabe Slovenskih dolomitov za proizvodnjo Mg. Ob tem bomo sistematično proučili kemijske, mineraloške, sedimentološke in mikrostrukturne značilnosti dolomitnih kamnin iz različnih geoloških formacij na ozemlju Slovenije ter rezultate celostno interpretirali in posamezne faze dolomitizacije poskušali umestiti v širšo dinamiko razvoja ozemlja. Iz najčistejših dolomitov bo v laboratorijskem okolju demonstriran eksperimentalni dokaz koncepta pridobivanja magnezija.

 

3. Izboljšanje sistema B-WIM na osnovi masovnih podatkov in umetne inteligence

Nosilec projekta: doc. dr. Aleš Žnidarič, univ. dipl. inž. grad.

ARIS šifra projekta: J7-50096 | Akronim projekta: BrAId

Partnerji projekta: ZAG, Fakulteta za matematiko, naravoslovje in informacijske tehnologije Univerze na Primorskem (FAMNIT UP)

 

Mostni sistem za tehtanje vozil med vožnjo SiWIM®, razvit v okviru raziskovalnega projekta EC WAVE in nato kot samostojen izdelek, ima edinstveno sposobnost shranjevanja širokega nabora informacij, kar je predpogoj za uporabo načel umetne inteligence. Zagotavljanje dovolj natančnih rezultatov tehtanja B-WIM in zanesljivega odkrivanja napak zahteva učinkovit nadzor kakovosti podatkov (QC) podatkov WIM. Trenutni pristop k QC temelji na hevristiki in se osredotoča na najpogostejša težka vozila, kot so 5-osni polpriklopniki. Doseganje dosledne visoke natančnosti rezultatov B-WIM zahteva bolj avtonomen pristop, ki bo temeljil na metodah umetne inteligence ter podatkih iz resničnega sveta. Uporaba takšnih popolnoma avtomatiziranih postopkov QC podatkov bo omogočila razširitev aplikacij B-WIM na področje sodnega pregona kršiteljev, v skladu s svetovnimi trendi na področju tehtanja vozil med vožnjo.

Ena od pomembnih pomanjkljivosti sedanjega raziskovalnega področja WIM in B-WIM je pomanjkanje evalvacijskih študij, ki temeljijo na realnih podatkovnih zbirkah zadostne velikosti. Da bi zapolnil to vrzel, bo projekt BrAId pripravil velik, označen nabor podatkov o več 100.000 vozilih, del katerih bo javno dostopen drugim raziskovalcem.

 

4. Dvofilamentni 3D tisk z betonom in zemljino

Nosilka projekta: dr. Lucija Hanžič, univ. dipl. inž. grad.

ARIS šifra projekta: L2-50045 | Akronim projekta: 2F-3D Print

Partnerji projekta: ZAG, podjetje Tajfun, Univerza v Ljubljani

 

3D tiskanje je aditivna proizvodnja, v kateri se izdelek oblikuje z dodajanjem materiala. Ta tehnologija se širi na gradbeništvo, kjer je beton v središču pozornosti. 3D tiskanje z betonom lahko prispeva k digitalizaciji in avtomatizaciji gradbene proizvodnje. Predlagamo tiskanje z dvema filamentoma, kjer mehkoplastični filament poveže sloje trdoplastičnih filamentov. Projektiranje tovrstnih filamentov je nezahtevno. Za konstrukcijsko analizo tiskanih elementov so primernejše metode za zidane konstrukcije. Cilji projekta so razviti tiskalno glavo z dvema šobama, opredeliti reološke parametre za oba filamanta in demonstrirati dvofilamantno 3D tiskanje.

 

5. Vrednotenje in izboljšanje požarne učinkovitosti sistemov stavbnega ovoja s poudarkom na sistemih ETICS vsebujoč EPS z ali brez zaviralcev gorenja

Nosilec projekta: prof. Grunde Jomaas

ARIS šifra projekta: L2-50046

Partnerji projekta: ZAG, podjetje Rockwool A/S

 

Najpogostejše vrste fasad, ki se uporabljajo pri novogradnjah in prenovah, so ETICS (zunanji toplotnoizolacijski kompozitni sistem, 65 %), neprezračevane fasade (19 %) in prezračevane fasade (12 %). ETICS sistemi so tudi prevladujoča vrsta fasad, ki se vgrajujejo v Sloveniji za obnovo obstoječih objektov in za novogradnje. Glede na velik trg sistemov ETICS po vsej Evropi in tveganje požara, povezanim s fasadnimi sistemi, je prednostna naloga družbe in raziskovalne skupnosti, da povečata razumevanje obnašanja ETICS v požaru. Projekt bo izvedel obsežno eksperimentalno študijo, ki združuje eksperimente velikega in srednjega obsega za ugotavljanje občutljivosti na odpoved sistemov ETICS v scenariju požara.

 

6. Priprava osnov za predlog metodologije za oceno tveganja za zdravje ljudi zaradi sproščanja hlapnih in pol-hlapnih organskih spojin iz gradbenih in finalizacijskih materialov ter opreme v notranji zrak prostorov

Nosilec projekta: dr. Peter Nadrah, mag. farm.

ARIS šifra projekta: V3-2323 | Akronim projekta: VOC

Partnerji projekta: ZAG, Nacionalni inštitut za javno zdravje (NIJZ)

 

Ljudje preživimo v zaprtih prostorih velik delež svojega življenja, zato je kakovost notranjega zraka ključnega pomena za zdravje in kakovost življenja. Hlapne in pol-hlapne organske spojine (HOS in PHOS, angl. volatile in semi-volatile organic compounds, VOC in SVOC) so pomembna skupina onesnaževal, ki predvsem v zaprtih prostorih vplivajo na zdravje, počutje in storilnost ljudi. Izvor teh spojin so gradbeni in finalizacijski materiali ter notranja oprema. O obsegu emisij HOS in PHOS ni znanega dovolj, zato tudi nimamo dovolj podatkov o vplivu teh materialov na zdravje in počutje ljudi. V okviru projekta bomo naredili analizo pogosto uporabljenih gradbenih in finalizacijskih materialov ter opreme v izbranih javnih stavbah v Sloveniji. Pregledali bomo literaturo o sproščanju HOS in PHOS iz teh materialov ter pridobljene podatke povezali v celoto, ki bo predstavljala osnovo za kasnejšo vzpostavitev metodologije za oceno tveganja za zdravje ljudi zaradi sproščanja HOS in PHOS iz gradbenih in finalizacijskih materialov ter opreme.

 

7. Zagotavljanje kakovosti lesene trajnostne gradnje

Nosilec projekta: dr. Tomaž Pazlar, univ. dipl. inž. grad.

ARIS šifra projekta: V2-2350

Partnerji projekta: ZAG, Biotehniška fakulteta Univerze v Ljubljani (BF UL), CBD gradbeno in poslovno projektiranje, d. o. o.

 

Nova znanja na področju gradnje v najširšem pomenu besede in varovanju okolja ter splošne spremembe v življenju posameznikov in družbe kot celote se v zadnjih letih odražajo kot oddaljevanje od uveljavljenih načinov gradnje oz. vračanje nazaj h gradnji z lesom. Nekdaj simbolični delež gradnje z lesom se v zadnjih letih dviguje in sledi trendom v naprednih evropskih državah, po katerih se Slovenija želi zgledovati.

Slovenija je lahko pri tem uspešna, navsezadnje je les edina surovina, ki jo imamo pregovorno v izobilju, le da pri njenem koriščenju žal nismo najbolj spretni. Projekt poleg gradnje z lesom naslavlja področje gradbenih materialov na osnovi lesa, ki predstavljajo izhodišče za učinkovito in uspešno gradnjo z lesom: Le pravilo izbran in vgrajen material na osnovi lesa bo lahko gradnik trajnostne gradnje. Obstoječa tehnična specifikacija se osredotoča predvsem na področje proizvodov, medtem ko sama kakovost gradnje z lesom ni specifično usmerjena oz. regulirana. V projektu bo izdelan pregled stanja na področju gradnje z lesom, vključno z gradbenimi materiali na osnovi lesa, identificirane pomanjkljivosti na področju tehnične specifikacije in regulative ter predlagane smernice za zagotavljanje kakovosti trajnostne lesene gradnje, ki bodo lahko osnova za morebitne spremembe zakonodaje v  prihodnosti.

 

ZAG kot partner v raziskovalnih projektih

Poleg zgornjih projektov je ZAG kot partner prisoten še v dveh velikih temeljnih in treh malih temeljnih raziskovalnih projektih, katerih opisi si v tem vrstnem sledijo spodaj.

 

1. Rastni potencial in lastnosti lesa izbranih drevesnih vrst različnih provenienc: možnosti zaščite z modifikacijo in izzivi pri odzivanju na podnebne spremembe

Nosilec projekta: prof. dr. Miha Humar

ARIS šifra projekta: J7-50231 | Akronim projekta: GROWTH

Partnerji projekta: Biotehniška fakulteta Univerze v Ljubljani (BF UL), ZAG, Gozdarski inštitut Slovenije (GIS)

Odgovorna oseba na ZAG-u: izr. prof. dr. Andrijana Sever Škapin

 

Podnebne spremembe pomembno vplivajo na gozdove. Drevesne vrste ali provenience, ki so bolj odporne na sušo ali škodo zaradi vetra, imajo lahko v takšnih okoljih boljše možnosti za preživetje. V projektu bomo preučili priraščanje in lastnosti lesa izbranih avtohtonih drevesnih vrst in provenienc na skupnih rastiščih na različnih lokacijah po Sloveniji. Z namenom izboljšanja odpornosti in zmanjšanja gorljivosti lahko les modificiramo. Vsaka od obstoječih metod ima še vedno različne pomembne pomanjkljivosti, ki jih v pričujočem projektu želimo odpraviti oziroma minimizirati. Glavni cilj je vzpostaviti optimalni ne-biocidni postopek zaščite domačih vrst lesa pred biološkim propadanjem in izboljšati odpornost na ogenj, ne da bi spremenili njihovih pozitivnih lastnosti. Poleg tega bomo z uporabo laminatov iz trdega lesa raziskali koncepte, povezane z izboljšano zmogljivostjo in lastnostmi izdelkov. Za uporabo trdega lesa so razlog podnebne spremembe, spremenjeni rastni pogoji in ugodne mehanske lastnosti glede na trdnost in togost materiala. Predlagana raziskava je kompleksna in združuje najnovejše znanje različnih raziskovalnih skupin na področju gozdarstva in lesarstva: gozdna genetika, biologija drevesa, zgradba lesa, mehanske in fizikalne lastnosti lesa.

 

2. Analitska orodja nove generacije za dediščinsko znanost

Nosilka projekta: prof. dr. Irena Kralj Cigić

ARIS šifra: J7-50226

Partnerji projekta: Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani (FKKT UL), Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Mariboru (FKKT UM), Kemijski inštitut (KI), Biotehniška fakulteta Univerze v Ljubljani (BF UL), ZAG, Zavod za varstvo kulturne dediščine RS (ZVKDS), Filozofska fakulteta Univerze v Ljubljani (FF UL), Narodna in univerzitetna knjižnica (NUK)

Odgovorna oseba na ZAG-u: dr. Lidija Korat

 

NextGenHS se osredotoča na razvoj novih analiznih metod in pristopov k razumevanju zgodovinskih materialov, kar bo omogočilo njihovo boljšo interpretacijo, upravljanje in konserviranje. To zahteva široko interdisciplinarno sodelovanje analiznih kemikov in raziskovalcev na področju materialov, saj znanstvene razlage rezultatov ni mogoče doseči brez poglobljenega razumevanja strukture materiala in procesov razgradnje. NextGenHS obravnava najpogostejše nerešene analizne izzive na področju dediščinske znanosti. Splošni cilj je razviti, oceniti in prikazati uporabnost štirih analiznih orodij/pristopov, ki še niso vključeni v ponudbo ESFRI Evropske raziskovalne infrastrukture za dediščinsko znanost, E-RIHS. Predlog sloni na strateških dokumentih E-RIHS, ter na analizi vrzeli na področju, ki zahteva podporo ciljnih skupnosti uporabnikov na področju konservatorstva, arheologije in ohranjanja stavbne dediščine.

Pri projektu sodelujejo raziskovalne skupine z različnih znanstvenih področij: na področju analizne kemije (primarno področje) ga podpirajo UL FKKT, UM FKKT in KI, in znanosti o materialih (sekundarno področje), ki ga podpirajo UL BF, ZAG in ZVKDS. Vpliv projekta je pričakovati na področju humanistike, ki ga predstavljata UL FF in NUK. Na svetovni ravni razvoj najsodobnejših analiznih metodologij in tehnik na področju dediščinske znanosti v veliki meri omogoča Evropska raziskovalna infrastruktura za dediščinsko znanost (E-RIHS) s koordinatorko profesorico dr. Ireno Kralj Cigić.

 

3. Učinki biorazgradljive mikroplastike na vodne in kopenske organizme

 Nosilka projekta: izr. prof dr. Anita Jemec Kokalj

ARIS šifra projekta: J1-50014 | Akronim projekta: microBIOplast

Partnerji projekta: Biotehniška fakulteta Univerze v Ljubljani (BF UL), ZAG, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani (FKKT UL), Kemijski inštitut (KI)

Odgovorna oseba na ZAG-u: izr. prof. dr. Andrijana Sever Škapin

 

V projektu bomo preučili učinke biorazgradljive mikroplastike na vrsto sladkovodnih in kopenskih organizmov. Izbor testnih materialov bo vključeval različne biorazgradljive plastike, izdelane na osnovi naravnih materialov (t. i. bio-snovane) in na osnovi fosilnih goriv. Za primerjavo bomo testirali tudi nerazgradljive plastike. Osrednji del projekta bo predstavljalo proučevanje vplivov biorazgradljive mikroplastike na sladkovodne in kopenske organizme z različnih tronivojev (primarni proizvajalci in potrošniki) ter taksonomskih skupin (praživali, nevretenčarji, rastline). Pridobili bomo nova znanja o biorazgradnji plastike v naravnem okolju, nastajanju mikroplastike med biorazgradnjo in celostnem razumevanju odzivov organizmov na izpostavljenost mikroplastiki na različnih stopnjah biološke kompleksnosti.

 

4. Inovativni lesni proizvodi iz termo-hidro-mehansko zgoščenega lesa z izboljšanimi fizikalnimi, mehanskimi in požarnimi lastnostmi

Nosilka projekta: dr. Andreja Kutnar

ARIS šifra projekta: J4-50132 | Akronim projekta: WoDeFi

Partnerji projekta: Innorenew CoE, ZAG

Odgovorna oseba na ZAG-u: dr. Ulises Rojas Alva

 

Les ima kot inženirski material široko paleto uporab: od gradnje hiš in poslovnih zgradb, do pohištva, stavbnega pohištva in drugih industrijskih izdelkov. Ker je njegova uporaba tesno povezana s človekovim življenjskim okoljem, morajo biti vgrajeni materiali varni in predvsem požarna varnost je temeljnega pomena za zmanjševanje življenjskih tveganj in preprečevanje materialne škode.

V splošnem se raziskave obdelanega lesa osredotočajo na kakovost mehansko-fizikalnih lastnosti, spajanje in obdelavo površin. Manj raziskav pa se posveča področju požarne varnosti materialov. WoDeFi bo razvil nove izdelke z izboljšanimi požarnimi in mehansko-fizikalnimi lastnostmi. Lesu bodo dodajali različne materiale, ga na različne načine obdelovali in tako spreminjali njegovo strukturo in lastnosti. Nov material bi se lahko uporabljal v okoljih s povečano požarno ogroženostjo in vplival na dodano vrednost lesa.

 

5. Trajnostna raba lesenih konstrukcij – požarne in popožarne deterministične in verjetnostne rešitve

Nosilec projekta: doc. dr. Robert Pečenko, univ. dipl. inž. grad.

ARIS šifra projekta: J2-50063

Partnerji projekta: ZAG, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani (FGG UL), Biotehniška fakulteta Univerze v Ljubljani (BF UL)

Odgovorna oseba na ZAG-u: dr. Urška Blumauer, mag. inž. grad.

 

V zadnjih desetletjih smo priča čedalje večjim okolijskim izzivom. Ni naključje, da je Evropska komisija leta 2021 začela s strategijo Evropski zeleni dogovor, katerega glavni namen je spodbujanje krožnega gospodarstva z zeleno tehnologijo, ustvarjanje trajnostne industrije in prometa ter zmanjševanje izpustov in onesnaževanja okolja. Med panoge, ki trenutno najbolj prispevajo k degradaciji in podnebnim spremembam, nedvomno sodi gradbeništvo, saj še vedno temelji predvsem na težki industriji betona in jekla. To za seboj pušča številne negativne vplive, zato je gradbeništvo kot panoga potrebna celovite prenove, skladno s cilji Evropskega zelenega dogovora. Rešitev se ponuja v bolj razširjeni in smotrni rabi lesa kot gradbenega materiala, ki ne pušča negativnih vplivov, značilnih za jeklo ali beton. Pri načrtovanju okolju prijaznih in trajnostnih objektov je les nepogrešljiv material, ki nemalokrat predstavlja celoten ali velik del nosilnega sistema, zato je vseskozi navzoč tudi izziv, kako čim bolje načrtovati nove lesene stavbe za doseganje čim večje trajnosti objektov. Velik izziv pri tem predstavlja zahteva glede požarne varnosti in s tem povezane požarne odpornost lesenih objektov. Hkrati je potrebno leseno stavbo z vidika trajnosti zasnovati tako, da lahko v svoji življenjski dobi preživi požar in po tem še vedno služi normalni uporabi, brez menjave njenih nosilnih elementov. Za to je poleg poznavanja obnašanja lesene konstrukcije med požarom potrebno poznati tudi odziv lesene konstrukcije po požaru. Ker je problem varnosti v pogojih požara in normalnih pogojih uporabe po požaru zelo kompleksen, je ključno povezovanje strokovnjakov in znanstvenikov različnih strok ter vpeljava inovativnih eksperimentalnih metod in numeričnih modelov. Osrednji cilj projekta je razvoj novih naprednih eksperimentalnih metod za določitev fizikalnih, reoloških in mehanskih lastnosti lesa ter razvoj novih numeričnih modelov za napovedovanje dolgotrajnega obnašanja lesenih konstrukcij v pogojih požara in v običajnih pogojih, ki vladajo po požaru.