Hidrodinamična kavitacija (HC) je znana po tem, da povzroča škodo na strojih, cevovodih in opremi zaradi nastajanja in implozije majhnih plinskih mehurčkov in lokalnih temperaturnih žarišč. Nadzor in uporaba teh ostrih mikrooblik lahko revolucionarno spremenita delovanje procesnih enot, kot so mešanje, reakcije, emulzije in tvorba delcev, kar bo koristilo evropski procesni industriji in svetovni industrijski skupnosti. A pri tem manjka sistematično razumevanje fizikalno-kemijskih pojavov, ki se pojavljajo v HC, ter načrtovanje HC reaktorjev in povečanja obsega. Zdaj je čas, da se raziskave usmerijo v nadaljnje izvajanje, ki bo spremenilo pravila igre in uporabilo HC ter jih organiziralo v velikih sistemih, ki so pripravljeni za industrijsko uporabo. Zato predlagamo projekt DN CaviPRO, katerega cilj je (a) premakniti trenutne znanstvene meje in raziskati povsem nove smeri temeljnih raziskav o nadzorovani kavitaciji, ki so povezane z najsodobnejšo dodajalno proizvodnjo, naprednim nadzorom procesov in strojnim učenjem, ter (b) izobraziti in mentorirati 10 radovednih in sposobnih doktorskih kandidatov, da bi oblikovali kritično maso popolnoma usposobljenih mladih strokovnjakov, ki bi delovali kot multiplikatorji za razvoj tehnologij po Evropi. Mreža temelji na sinergijah in dopolnjevanju med vodilnimi znanstveniki, vrhunskimi institucijami, različnimi disciplinami in vključevanjem več industrij kot gonilnih sil – od zagonskih podjetij do MSP in globalnih akterjev – iz vse Evrope.

Namen projekta je spodbujati družbene inovacije in podjetništvo pri upravljanju z vodami z naprednimi tehnologijami v postopkih njenega pridobivanja in razsoljevanja. Partnerji projekta Acting4Water bodo razvili izobraževalne vire in dejavnosti za ozaveščanje in obravnavanje pomanjkanja vode s sinergijami med podjetji in akademijami. Projekt se zlasti osredotoča na vključevanje skupnostne znanosti v univerzitetne programe z integracijo pomanjkanja vode kot sredstva za spodbujanje udeležbe javnosti.

Projekt Acting4Water temelji na inovativnem sodelovanju med gospodarstvom, akademijo in družbo, da bi akademskim skupnostim in širši javnosti ponudil večdimenzionalen odprt program usposabljanja. Cilj Acting4Water je izboljšati izobraževanje v zvezi s pomanjkanjem vode in hkrati izvesti krajinsko analizo obstoječih praks usposabljanja, da bi ugotovili njihovo učinkovitost in raziskali nastajajoče nove smeri.

Projekt Curious se osredotoča na preučevanje dinamike kavitacijskih mehurčkov v izrazito anizotropnih okoljih, kot na primer, ko so mehurčki izpostavljeni neposredni bližini stene. Nedavne raziskave kažejo, da se dinamika mehurčkov v takšnih okoljih bistveno razlikuje od trenutnega razumevanja, kar vodi odkritja novih eksotičnih pojavov z visokim potencialom in pomembnimi implikacijami za uporabo kavitacije v številnih obstoječih in novih aplikacijah.

Pojava kavitacije in dinamike mehurčkov sta obširno preučevana na inženirskih področjih predvsem zaradi negativnih posledic kavitacije, kot je erozija materiala. Poleg tega pa je kavitacija obsežno raziskovana in uporabljena tudi na različnih področjih, kot so medicina, kemija, varstvo okolja in inženiring. Kljub velikemu napredku znanosti še vedno obstaja vedno velik razkorak med razumevanjem mehanizmov, ki prispevajo k učinkom kavitacije, in njeno uporabo. Poleg tega obstaja pomanjkanje razumevanja, kako se mehurčki obnašajo v ekstremnih pogojih. To podpirajo nedavna odkritja novih pojavov, do katerih pride, ko mehurčki zrastejo in implodirajo v izrazito anizotropnih okoljih. Med drugimi, to vključuje nastanek zelo hitrih curkov, ki lahko dosežejo nadzvočne hitrosti, hitrih in tankih igelnih curkov, metkovnih curkov in hitrih planarnih curkov.

Namen projekta Curious je nadalje raziskati te nedavno odkrite pojave in jih preseči. Splošni cilj projekta Curious je znatno izboljšati trenutno stanje tehnike z doseganjem globljega razumevanja temeljne fizike nastanka hitrih curkov in raziskovanjem pogojev, pod katerimi implodirajoči kavitacijski mehurčki tvorijo hitre, po možnosti nadzvočne curke. Raziskave se bo nadalje osredotočile na to, kako ti pogoji vplivajo na značilnosti nastalih curkov, kako razvite značilnosti curkov vplivajo na ekstremne pogoje med implozijo mehurčkov in kako se bližnje strukture odzivajo na dane pogoje.

Štirje glavni cilji projekta Curious, vsak s pripadajočim delovnim paketom, so: (O1) izboljšave trenutne metodologije modeliranja dinamike mehurčkov ter obsežna verifikacija in validacija modela; (O2) postavitev eksperimentalne postaje za generiranje in opazovanje posameznih lasersko ustvarjenih kavitacijskih mehurčkov in prilagajanje eksperimentalne metodologije; in raziskovanje dinamike mehurčkov in nastanka hitrih curkov v izrazito anizotropnih okoljih, (O3) blizu trdnih meja in (O4) blizu mehke snovi.

Projekt Curious temelji na predhodnih raziskavah vodje projekta v okviru doktorata pod okriljem ERC projekta in vključuje nove metodologije, ki omogočajo vrhunske eksperimentalne in računalniške raziskave na temo dinamike mehurčkov. Napredni numerični modeli in eksperimentalne metodologije bodo še izboljšani in natančno prilagojeni obravnavanim pojavom, kar ima neposredne implikacije na širšem znanstvenem področju dinamike tekočin. Poleg tega pomemben del projekta Curious predstavlja tudi sodelovanje z drugimi raziskovalci, kar bo povečalo obseg in vpliv predlaganih raziskav.

Preučevanje dinamike mehurčkov v še nikoli raziskanih okoljih in konfiguracijah veliko verjetnost, da privede do odkritja nove in vznemirljive fizike, skupaj s potencialom za revolucijo uporabe kavitacije v različnih aplikacijah. Zagotovljeno je, da bodo rezultati znatno prispevali k razumevanju teh novih pojavov in utrli pot k čistejšim, bolj zelenim in varnejšim medicinskim postopkom, industrijskim procesom, čiščenju vode in proizvodnji energije. Raziskava je torej pomembna tudi zaradi množice možnih posledic tako za izkoriščanje kavitacije kot za preprečevanje njenih neželenih učinkov.

Cilj projekta je vzpostaviti mrežo raziskovalnih ustanov z vizijo zagotavljanja mladim dostop do celovitega in sodobnega znanja o metodah pridobivanja energije iz obnovljivih virov. V projektu bo zagotavljena podpora za uresničevanje mobilnosti študentov in sodelovanje z industrijo med študijem, kar je bistveno za povečanje usposobljenosti mladih inženirjev za delo v sektorju obnovljivih virov energije kjerkoli v Evropi.

V projektu bodo izvedena analiza načinov in možnosti pridobivanja in sistematičnega zbiranja informacij o nasadu s poudarkom na avtomatizaciji z uporabo digitalnih orodij, izdelana spletna platforma za elektronsko beleženje podatkov v ustrezni platformi z možnostjo odprtega ali zaprtega dostopa do akumuliranih podatkov, naprava baze podatkov, arhiv sadovnjaka in izdelan računalniško podprt sistem za analizo podatkov, ki bo zagotavljal hitrejše in bolj strokovne samostojne odločitve uporabnika za izvajanje ukrepov kmetijske prakse.

V zadnjem desetletju se je nabralo dovolj dokazov, ki kažejo, da zdravilne učinkovine skozi čistilne naprave nenehno vstopajo v vodno okolje in nanj negativno vplivajo. Težave se še poslabšajo, ko se bolnišnična odpadna voda, ki vsebuje visoke koncentracije različnih protimikrobnih učinkovin, vključno z antibiotiki, spušča neposredno v kanalizacijski sistemi. V skladu s koncepti EU za čisto in trajnostno čiščenje odpadne vode se bo predlagani projekt Causma osredotočil na zagotavljanje alternativne, okolju prijazne in ekonomsko sprejemljive tehnologije čiščenja odpadne vode. Napredni oksidacijski procesi so dobro orodje za oksidacij in celo mineralizacijo številnih nevarnih onesnaževal v vodnih matrikah različnih kompleksnostih, s čimer se zmanjša njihov škodljiv vpliv na okolje. V predlaganem projektu Causma bomo raziskali učinkovitost dveh naprednih oksidacijskih procesov, hidrodinamske kavitacije in nizko-temperaturne plazme. Učinkovitost posameznega procesa in njune kombinacije bo raziskana za zdravilne učinkovine, predvsem protimikrobne učinkovine iz seznama prednostnih snovi: eritromicin, klaritromicin, azitromicin, amoksicilin, ciprofloksacin, sulfametoksazol in trimetoprim.

V okviru projekta bomo razvili in v dveh rastnih sezonah praktično testirali več sistemov varstva vinske trte pred škodljivimi organizmi primernih za integrirano (INT) in ekološko pridelavo grozdja (EKO), ki bodo omogočali vsaj 40 % zmanjšanje porabe klasičnih fitofarmacevtskih sredstev (FFS) na račun uporabe alternativnih sredstev iz kategorije osnovnih snovi za ekološko pridelavo, biostimulatorjev in fitofarmacevtskih sredstev z nizkim tveganjem.

Projekt H-HOPE obravnava razvoj inovativnih in trajnostnih sistemov za pridobivanje energije, ki so sposobni pridobivanja skrite vodne energije iz obstoječih cevovodnih sistemov, odprtih tokov in odprtih kanalov.

Tehnologija temelji na uporabi piezoelektričnih materialov, pritrjenih na potopljena telesa z deformabilnimi stenami, kot tudi elektromagnetnih naprav, ki absorbirajo prečno gibanje nihajočih teles znotraj tokov. Vzporedno se bodo razvili numerični in večfizikalni modeli, s katerimi bomo optimizirali zasnovo in delovanje H-HOPE naprav. Razvili bomo novi sistem odjema moči, ki omogoča prilagoditev resonančne frekvence sklopljenega sistema tekočina-struktura-električni generator v stacionarnih in dinamičnih pogojih obratovanja. Izvedenih bo osem različnih študij dejanske uporabe v industriji in na vodogradbenih objektih s prosto gladino. V projektu bodo ovrednoteni relevantni okoljski in družbeno-ekonomski vplivi, na podlagi česar bo ovrednotena trajnost predlagane tehnologije.

Da bi razširili to znanje in promovirali rezultate projekta H-HOPE, bo vzpostavljena odprtokodna platforma »naredi sam«, za kar bo v okviru projekta skrbela projektna skupina na Fakulteti za strojništvo, Laboratorij za vodne in turbinske stroje LVTS. Posledično bo platforma H-HOPE prispevala k zmanjšanju negativnih učinkov podnebnih sprememb in k zmanjšanju izpustov CO2 ter povečanju energetske neodvisnosti EU.

Mehanično zatiranje plevelov ima bistveno prednost pred kemičnim zatiranjem, saj v zemlji in pridelkih ne pušča ostankov pesticidov in ni potrebna niti karenčna doba. Zato je mehanično zatiranje plevelov eden izmed najpomembnejših agrotehničnih ukrepov v ekološkem kmetijstvu, prav tako pa spet postaja vse bolj pomembno tudi v konvencionalnem kmetijstvu.

Cilj projekta je razviti robotsko roko s pripadajočim okopalnikom za medvrstno in znotraj vrstno okopavanje, ki bo vgrajena na manjšo platformo. Tako bo razvit ključni element, ki bo omogočal kmetom, da kakovostno mehansko obdelajo veliko večje pridelovalne površine. S primerno izbiro platforme (ta ni del tega projekta) na katero bo roka vgrajena, bo omogočeno ročno krmiljenje za manjše površine, daljinsko vodenje ali samodejno delovanje pa v kolikor bo platforma to omogočala. Okopalna roka bo s platformo komunicirala z uporabo sistema ROS (Robotic Operation System), kar bo omogočala povezljivost s številnimi drugimi sistemi, modularnost, prilagodljivost in prihodno nadgradnjo. V skladu z razvojem okopalne platforme bo prilagojen način vzgoje in pridelave zelenjave na način, da bo kombinacija kmetijske prakse in uporabe okopalne roke omogočala učinkovito in varno delo. Cilj projekta je povečati produktivnost pri ekološki pridelavi zelenjave s kakovostnejšim in pravočasnim okopavanjem, vplivati na manjšo razmnoževanje plevelov in zmanjšano uporabo FFS.

Rezultati projekta so konkurenčnejši ekološki pridelovalci zelenjave, izboljšana trajnostna raba kmetijskih zemljišč in zmanjšana uporaba fitofarmacevtskih sredstev (FFS). To se bo rezultiralo v učinkovitem prilagajanju kmetijske pridelave zelenjave, k blažitvi podnebnim spremembam in prilagajanje nanje.

Nove zahteve glede obratovanja in vzdrževanja hidroelektrarn ter soproizvodnje električne energije z drugimi OVE potrebujejo obsežne prihodnje raziskave. Ker je bilo preteklo financiranje raziskovalnih projektov omejeno, bo projekt omogočil boljšo izmenjavo znanja in krepitev zmogljivosti mladih raziskovalcev. Glavni cilj je vzpostaviti vseevropsko omrežje za trajnostno, digitalizirano vodno energijo, ki bo prispevalo k prehodu k čisti energiji (CET), ter bo združevalo mreže raziskovalcev, inženirjev, znanstvenikov in druge zainteresirane strani, kot so predstavniki industrije, politike in civilne družbe.

Eden najbolj perečih globalnih problemov je vse večja onesnaženost površinske in podzemne vode, ki ogroža svetovno oskrbo s čisto vodo in javno zdravje. Čistilne naprave, ki so zadnja ovira med naraščujočimi človeškimi dejavnostmi in okoljem, proizvajajo ogromne količine, do 13 milijonov ton letno samo v EU, nezaželenega stranskega produkta – odpadnega aktivnega blata. Zato je nadgradnja procesov odpadne vode z novimi pristopi krožnega gospodarstva ključnega pomena za doseganje ciljev zelenega dogovora EU. Gledanje na odpadno aktivno blato kot vir in ne kot neželeni končni produkt je prvi korak k trajnostnemu čiščenju odpadne vode. Na podlagi znanja, pridobljenega v okviru projekta ERC-CABUM, smo razvili rotacijski generator hidrodinamske kavitace – prilagodljivo in stroškovno učinkovito napravo, ki deluje hkrati kot generator kavitacije in črpalka. Tekom projekta CAVIPHY bomo izboljšali razgradnjo in usedljivost odpadnega aktivnega blata z uporabo rotacijskega generatorja hidrodinamske kavitacije, kar bo imelo za posledico sinergijske učinke v smislu nižjih stroškov, povezanih z zmanjšanjem količin blata in obremenitve okolja zaradi njegovega odlaganja, ob hkratni proizvodnji metana – obnovljivega vira energije.

Glavni namen projekta, je odgovoriti na vprašanji: kakšna je osnovna fizikalna mehanika, zaradi katere lahko nanomehurčki dolgo časa ostanejo stabilno suspendirani v tekočinah; in kakšen je potencial nanomehurčkov pri obdelavi (odpadne) vode in pri čiščenju površin? Cilj projekta ni zgolj akademske narave. Dolgoročno bodo rezultati prispevali k razvoju naprav za odstranjevanje delcev in nepolarne kontaminacije s površin. S tem namenom bodo raziskovalci UL FS na nivoju laboratorijskih poskusov raziskali realen problem odstranjevanja bakterij iz distribucijskega vodovodnega omrežja.

Cilj projekta je razvoj nove generacije gospodinjskega sušilnika perila z izboljšanimi energijskimi in funkcionalnimi karakteristikami ter znatno manjšimi emisijami vlaken. Razvoj bo vključeval predvsem raziskave procesov degradacije tekstila v odvisnosti od mehanskih in termičnih obremenitev, ki so prisotne pri sušenju v bobnu. Na osnovi osvojenega znanja in modelov bodo optimirani režimi delovanja za širok nabor tekstilij različne surovinske sestave, ki bodo implementirani v prototip nizkoemisijskega sušilnega stroja.

V projektu bomo raziskali znanstvene vidike inovativne tehnologije za čiščenje voda, onesnaženih z rastlinskimi virusi. Proučili bomo virucidne lastnosti plinaste plazme vzbujene v superkavitacijskem mehurčku. Najprej bomo skonstruirali napravo, ki bo sposobna vzdrževanja precej stabilnega nizko-tlačnega hidrodinamičnega superkavitacijskega mehurčka. Učinek obdelav s plinsko plazmo na celovitost virusne DNA bomo ocenili z RT-PCR treh dolgih fragmentov, ki obsegajo skoraj celoten genom virusa. Razgradnjo virusov po obdelavi bomo pregledali s TEM-om. Razelektritvene parametre v odvisnosti od kavitacijskih parametrov bomo merili z osciloskopom, plazemske parametre pa z VUV, UV in vidno spektroskopijo, električnimi sondami in katalitičnimi sondami.

Splošni cilj eCATS je izboljšati temeljno razumevanje, kako površinska mikro-/nanotopografija, kemija in omočljivost vplivajo na nastanek, razvoj hidrodinamične kavitacije in posledično kavitacijsko erozijo. To razumevanje nam bo omogočilo uporabo napredne laserske obdelave za nadzor dinamike kavitacije. Pričakujemo, da nam bodo rezultati eCATS omogočili izdelavo 3D površin, ki bodo povzročile razvoj ekstremnih kavitacijskih razmer za temi površinami, vendar ne bodo povzročile njihove erozije.

Vedno več študij kaže na veliko možnosti uporabe kavitacije v različnih aplikacijah na področju biologije, kemije, medicine in varstva okolja. Kljub temu pa je še vedno zelo malo znanega o tem, kateri mehanizmi ali katera kombinacija le-teh je pomembna za določeno posledico kavitacije. Nedavna poročila kažejo na dejstvo, da se dinamika mikroskopskih kavitacijskih mehurčkov bistveno razlikuje od dinamike na večjih merilih. Vendar eksperimentalne raziskave mikromehurčkov v natančno nadzorovanem okolju še vedno presegajo trenutno stanje tehnike. Da bi rešili to težavo, bomo razvili nov sistem, ki omogoča ustvarjanje mikroskopskih kavitacijskih mehurčkov. Vzporedno bomo razvili bistveno izboljšan sistem opazovanja, ki bo povečal tako prostorsko kot časovno ločljivost obstoječih eksperimentov. Splošni cilj projekta je razumeti in določiti temeljno fiziko interakcije mikroskopskih kavitacijskih mehurčkov. Eksperimentalno delo bodo dopolnjevale numerične simulacije, ki bodo omogočile ekstrapolacijo rezultatov izven dosega eksperimentov.

V okviru projekta bodo razvite eksperimentalne metode za merjenje proste gladine dvofaznega toka, zlasti v sotočjih kanalov in vodotokov. Merilne metode bodo pretežno osnovane na laserskih meritvah razdalje (LIDAR tehnologija) in na tridimenzionalni rekonstrukciji topografije gladine iz posnetkov kamer. Eksperimentalni modeli bodo dopolnjeni z modeli računalniške dinamike tekočin pri različnih robnih pogojih.

Mednarodna mreža raziskovalcev sodeluje z oblikovalci politik in poslovnim sektorjem, da bi bolje razumela, kako preplet voda-energija-hrana spodbuja skladnost politik na področju vode, energije in hrane ter podpira prehod na krožno in nizkoogljično gospodarstvo v Evropi. Poudarek je na ustvarjanju delovnih mest, krepitvi blaginje in skrbi za okolje. Koncept Nexus je preizkušen na različnih ravneh (tj. lokalni, regionalni, nacionalni, evropski), medtem ko se bo mednarodna razsežnost raziskovala z vključevanjem mednarodnih predlagateljev. Več praks, skladnih s prepletom, je predvidenih prek središča za izmenjavo znanja na evropski ravni in zunaj nje. Javno-zasebne pobude utirajo pot praksam, skladnim s prepletom, in temeljijo na nasvetih članov mreže. NEXUSNET bo posredoval primere odločanja in priporočila za njihovo najboljše doseganje, da bi pripravil pregled dobrih praks prepleta v Evropi (skladnost politike in prakse s prepletom).

Marmorirana smrdljivka je škodljiva stenica, v Sloveniji od leta 2017. Škodo povzroča tako v kmetijski pridelavi kot v urbanem okolju. Cilj projekta je razviti in preizkusiti različne metode nizkim tveganjem za zatiranje škodljivca na kmetijskih rastlinah, npr. vključitev privabilnih posevkov, uporaba sesalnikov za fizično odstranjevanje, uporaba biotičnih agensov. Na FS bomo izdelali in preizkusili sesalnik s stranskim vpihom zraka, nošen na prednjem TPS traktorja. Pogon ventilatorja bo pretežno neodvisen od vrtilne frekvence motorja traktorja.

Fosfor je ne-obnovljiv naravni vir in esencialno makro hranilo gnojilih, ki se uporabljajo v kmetijstvu. Potencialno se ga da reciklirati in ponovno uporabiti z direktno aplikacijo blata na kmetijska tla ali pa kot fosforjev-mineral struvit ekstrahiran in rekristaliziran iz pepelov po sežigu blat. Dekontaminacija blat in produktov iz blat (digestata, pirolizata, pepela, struvita), pred njihovo uporabo kot fosfatnega gnojila v kmetijstvu, z ekstrakcijo strupenih kovin z uporabo močnega kelatnega liganda etilendiamin tetraacetata (EDTA), je vzbudila precej zanimanja zaradi visoke stopnje odstranitve kovin. Znotraj tega projekta, bomo metodo razvili upoštevajoč trajnostne koncepte za zmanjševanje neželenih okolijskih in ekonomskih odtisov: EDTA bo reciklirana, ne bo odpadnih voda, preprečene bodo strupene emisije v okolje. Postopek hidrodinamske kavitacije bo del metode dekontaminacije. Raziskali bomo uspešnost nove metode dekontaminacije za odstranjevanje linearnih alkil benzen sulfonatov (LAS ) in v LAS topnih lipofilnih ksenobiotikov simultano s strupenimi kovinami. Metodo Analize življenjskega cikla (LCA) bomo uporabili za analizo ekonomskih, socialnih ter okolijskih vidikov nove metode dekontaminacije.

S pomočjo novih praks, procesov in tehnologij bomo obstoječim in potencialnim pridelovalcem grozdja za vino zagotovili trajnostno pridelavo grozdja za vino v vinogradih: demonstracija različnih nekemičnih metod zatiranja plevelov v pasu pod vinskimi trtami-brez uporabe herbicidov, uporaba high-tech sodobne škropilne tehnike opremljene z LIDAR senzorji na uspešnost zatiranja bolezni in škodljivcev vinske trte, ohranjanje biotske raznovrstnosti v vinogradu in njegovi okolici-omogočiti biološko pestrost v vinogradih in zmanjšali erozijo tal, začetek postopka prakse merjenja dozorevanja grozdja v vinogradu-omogočiti pridelavo tipičnega grozdja za pridelavo vrhunske kakovosti vina.

V okviru predlaganega interdisciplinarnega projekta bo ekipa inženirjev strojništva in kemije z napredno tehniko - kavitacijo, izvedla (enega izmed) prvih poskusov z mikroplastiko. Trenutno je stanje tehnike (SOTA) odkrivanje mikroplastike v okolju, vendar bomo s predlaganim interdisciplinarnim projektom SOTO premaknili na raven, kjer se bodo raziskovali potencialni mehanizmi za razgradnjo mikroplastike. Ker se kavitacija lahko pojavi samo v tekočini, se zdi idealna tehnologija za "napad" na mikroplastične delce, preden pridejo v vodno okolje (tj. v dotokih ČN).

Splošni cilj projekta je razumeti in določiti temeljno fiziko interakcije kavitacijskih mehurčkov z različnimi onesnažili. Za reševanje tega vprašanja bo projekt CABUM raziskal fizično ozadje kavitacije s fizikalnega, biološkega in inženirskega vidika na treh lestvicah kompleksnosti: i) na ravni enega mehurčka, ii) na organiziranih in iii) na naključnih grozdih mehurčkov, kar bo ustvarilo progresiven multidisciplinaren sinergijski učinek.