Fenomen kavitacije je trenutno eden najbolj raziskanih procesov za podporo številnim klasičnim pristopom, ki se uporabljajo v kemijskem in okoljskem inženirstvu. Sposobnost koncentriranja visoke energije in tlaka ob hkratnem znatnem povečanju prenosa mase, predvsem s tvorbo mikrocirkulacij, je že bila uporabljena za čiščenje vode in odpadnih voda v naprednih oksidacijskih procesih (AOP), ki temeljijo na kavitaciji. Trenutno se večina raziskav osredotoča na tipične kavitacijske sisteme s Venturijevo cevjo ali šobo, v katerih je za učinkovito razgradnjo onesnaževal potrebnih od 50 do 200 ciklov. Ta projekt se osredotoča na edinstvene raziskave kavitacijskih pojavov v mikrokanalih in vzporedno vezanih mikrokanalov, ki omogočajo intenzifikacijo kavitacijskih učinkov z nadzorovanim usmerjanjem kavitacijskih mehurčkov v več vzporednih kanalih. Za preučevanje takih sistemov raziskovalni načrt vključuje naloge, povezane z načrtovanjem in karakterizacijo takšnih kavitacijskih območij; podrobno analizo osnovnih mehanizmov kavitacije, ki se pojavlja v mikrokanalih; določitev optimalnih pogojev in obnašanja tekoče in plinaste faze; ter raziskavo razlik med mikro- in makrokavitacijo v smislu obnašanja faz, aktivacije oksidantov, tvorbe radikalov in mehanizmov razgradnje organskih onesnaževal. V tem projektu bodo pridobljena številna pomembna spoznanja, ki bodo močno vplivala na prihodnje raziskave na tem področju. Ta spoznanja vključujejo znanje in vizualizacijo kavitacije, ki nastane v mikrokanalih, ter postopkovne pristope za opis in optimizacijo tega pojava, kot tudi opis mehanizmov aktivacije oksidantov, tvorbe radikalov in razgradnje organskih onesnaževal. Rezultati tega projekta bodo prav tako koristni za nadaljnje raziskave aplikativne uporabe Cav-Micro reaktorjev. Pričakuje se, da bo vsaj šest ključnih znanstvenih člankov objavljenih v visoko rangiranih revijah JCR. Ti članki bodo zagotovili osnovno znanje, pravila in metode za nadaljnje raziskave na tem področju. Zato se pričakuje, da bodo objavljene raziskave dosegle visoko prepoznavnost na tem področju in visoko število citatov.

DS1: Vodenje projekta (M1-M36) 
Namen tega delovnega sklopa (DS) je zagotoviti, da projekt poteka v skladu z zastavljenimi časovnimi načrti.

Naloga 1.1 Poročanje o napredku in stroških (M1-M36)

Naloga 1.2 Spremljanje, nadzor in upravljanje kakovosti (M1-M36)

Vodenje projekta poteka po zastavljeni poti. V 1. mesecu je bil organiziran uvodni sestanek, kjer so se vsi udeleženci projekta seznanili z načrtom raziskovalnega dela. Celotna projektna skupina se redno srečuje na mesečnih sestankih, poleg tega pa se vodja raziskovalnega projekta individualno po potrebi dogovarja o posameznih aktivnostih s posameznimi raziskovalci. Napredek projekta se spremlja mesečno. Ustrezno vodenje se kaže v opravljenem delu, ki sledi začrtanim ciljem projekta. 

DS2: Raziskave kavitacije pri prehodu iz makro- v mikro-kanale (M1-M12) 
DS2 vključuje študije kavitacije pri prehodu iz makro v mikro geometrije za boljši nadzor kavitacijskih učinkov.

Naloga 2.1 Načrtovanje in izdelava mikro-kanalov (M1-M12) 

Naloga 2.2 Karakterizacija kavitacije v mikro-kanalih (M7-M12)

Naloga 2.3 Primerjava kemijskih učinkov med makro- in mikro-kanali (M7-M12)

Znotraj DS2 smo si zastavili naloge, da bomo načrtovali, izdelali ter okarakterizirali v laboratoriju razvit mikrokanal. Mikrokanal iz jeklene tanke plošče z uporabo laserja smo izdelali in ga okarakterizirali z uporabo meritev tlačnih pulzacij ter posnetkov s hitro kamero. Prav tako smo preverili kemijsko učinkovitost mikrokanala preko določevanja nastanka hidroksilnih radikalov in razgradnje barvila. Mikrokanal se je izkazal za izredno učinkovitega in je po nastanku radikalov bolj učinkovit kot različni makrokanali. Rezultati iz DS2 so ključni za nadaljne DS, kjer bomo v izdelanih mikrokanalih preučevali razgradnjo še večjega nabora onasneževal z ali brez dodatka različnih zunanjih oksidantov. Znotraj DS smo dosegli zastavljene Rezultate (R) ter Mejnik (M) in s tem potrdili Hipotezo (H1). Rezultati so bili objavljeni v dveh revijah z visokim faktorjem vpliva [1,2].

Delne rezultate raziskav bomo predstavili na 19. srečanju Evropskega združenja za sonokemijo, ki bo potekala od 25. – 29.05.2026 v Chanii na Kreti, Grčija ( https://ess19.com/). Rezultati celotne raziskave pa so trenutno v pripravi in jih imam namem objaviti v reviji Chemical Engineering Journal (IF: 13.4). 

DS3: Raziskave razgradnje onesnaževal v makro- in mikro-kanalih (M1-M22)
Namen tega DS je razviti in optimizirati analitske metode za določanje izbranih onesnaževal ter raziskati njihovo razgradnjo v obstoječih makro- in novo razvitih mikro-kanalih.

Naloga 3.1 Razvoj in optimizacija analitske metode (M10-M12) 

Naloga 3.2 Razgradnja onesnaževal v makro- in mikro-kanalih (M13-M22) 

Naloga 3.3 Karakterizacija kavitacije v makro- in mikro-kanalih z onesnaževali (M11-M17) 

Delo v okviru DS3 se je začelo po predvidenem programu šele v 10. mesecu in je planirano do 22. meseca, zato je prvi del DS3 ocenjen s stopnjo realizacije 100 %. V okviru DS3 smo v sodelovanju s kolegom iz Poljske ter kolegi iz UL FFA razvili in optimizirali metodo za razvoj različnih mikroonesnaževal s poudarkom na farmacevtikih. Začeli smo tudi s karakterizacijo kavitacije, ki se razvije v sinergiji z različnimi oksidanti. 

DS4: Študije aktivacije zunanjih oksidantov v makro- in mikro-kanalih (M13-M24) 
Namen tega DS je optimizirati makro- in mikro-kanale za dovajanje zunanjih oksidantov ter karakterizacijo razvite kavitacije.

Naloga 4.1 Ocenjevanje učinkovitosti razgradnje in mehanizmov v prisotnosti zunanjih oksidantov (M13-M24) 

Naloga 4.2 Karakterizacija kavitacije v makro- in mikro-kanalih z zunanjimi oksidanti (M17-M24) 

DS5: Razvoj nizov mikro-kanalov (M25-M36)

Naloga 5.1 Razvoj in načrtovanje niza mikro-kanalov (M25-M33) 

Naloga 5.2 Ocenjevanje razgradnje onesnaževal v nizih mikro-kanalov (M31-M33) 

Naloga 5.3 Primerjava niza mikro-kanalov z enim makro-kanalom (M31-M36) 

DS6: Celovita analiza rezultatov projekta (M30-M36) 
Cilj tega DS je oblikovati splošne zaključke projekta ter izvesti celovito analizo podatkov.

Naloge bodo osredotočene na:

•  izbor optimalnih pogojev in procesov za razgradnjo posameznih skupin kemijskih spojin s kavitacijo v mikro-kanalih;

• opis reakcijskih mehanizmov in kinetike ter primerjavo reakcijskih poti med mikro- in makro-kanali;

• določitev podobnosti in razlik med mikro- in makro-kanali.

[1] ZUPANC, Andraž, ORTAR, Jernej, PAHOVNIK, David, ZABUKOVEC LOGAR, Nataša, STRES, Blaž, ŠMID, Alenka, ZUPANC, Mojca, PETKOVŠEK, Martin, ŽAGAR, Ema. Preparation of low molecular weight chitosan through hydroxyl radicals generated via hydrodynamic cavitation. Ultrasonics Sonochemistry. 2025, vol. 123, 107688, str. 10. [COBISS.SI-ID 258816515]

[2] GOSTIŠA, Jurij, DULAR, Matevž, RIHAR, Andraž, ŠIROK, Brane, VONČINA, Danijel, ZUPANC, Mojca, LAVRIČ, Henrik. Design and development of a novel magnetic generator of hydrodynamic cavitation. Results in engineering. 2026, vol. 29, 109903, str. 1-9. [COBISS.SI-ID 270892291]