LZA īsteno locekļu kandidāti

4-11-2010

Energoresursu racionālas un efektīvas izmantošanas sistēmpētījumi, ievērojot atjaunojamo energoresursu izmantošanas iespējas Latvijā

LZA kor.loc., prof., Dr.habil.sc.ing. PĒTERIS ŠIPKOVS

Darbos izpētīta virkne svarīgu Latvijai zinātniski tehnisko problēmu racionālai un efektīvai kurināmā un atjaunojamo energoresursu izmantošanai, gan pielietojot kombinētās energoapgādes sistēmas, kurās tiek izmantoti tradicionālie energoresursi un atjaunojamie energoresursi, gan arī uzlabojot energoresursu izmantošanas efektivitāti un energoapgādes drošību. Zinātniskie pētījumi saistīti ar perspektīvās energobilances izstrādi, balstoties uz sistēmpētījumiem enerģētikā. Sistēmpētījumu pamatā energoapgāde apskatīta kompleksā: energoresursu ieguve; transports; pārveidošana; izmantošana; rezervēšana; enerģētiskais un neenerģētiskais efekts. Pētījumos izmantoti optimizācijas modeļi (MARKAL, MEED, MESAP).

Enerģētisko, ekonomisko, ekoloģisko, sociālo u.c. faktoru ietveršana vietējo un atjaunojamo energoresursu tehniski ekonomiskā potenciāla izpēte un novērtēšana būtiski palielina atjaunojamo energoresursu konkurētspēju salīdzinājumā ar pielietojamajiem tradicionāliem energoresursiem. Latvijas primāro energoresursu bilancē atjaunojamajiem energoresursiem ir nozīmīga vieta, galvenie: hidroresursi, biomasa, vēja enerģija, saules enerģija, biogāze, ģeotermālā enerģija u.c.. Galvenais atjaunojamo energoresursu izpētes rezultāts – potenciāla izpēte, racionāla un efektīva izmantošana, vadoties no ekonomiskajiem, tehnoloģiskiem, vides un enerģētikas attīstības kritērijiem, ņemot vērā starptautiskos un Eiropas Savienības mērķus un prasības.

Biomasas kā atjaunojamā energoresursa pētījumu galvenais rezultāts – aizstāt visbiežāk lietotos fosilā kurināmā veidus: ogles un naftas produktus siltuma ražošanas procesā, panākot ievērojamu kaitīgo izmešu samazinājumu noteiktā teritorijā un mazinot šo izmešu ietekmi uz apkārtējo vidi un vides degradāciju. Īpaša nozīme biomasas izmantošanai ir siltumnīcas efekta samazināšana un klimatisko izmaiņu novēršana. Izpētīti dažādi enerģijas ieguves paņēmieni no biomasas un noteikti to ekonomiskie kritēriji.

Vēja izmantošana enerģētiskām vajadzībām tika pētīta, pārņemot pasaules progresīvos sasniegumus un tehnoloģijas, kā arī izstrādājot jaunas tehnoloģijas. Izstrādāta pirmā Latvijas vēja karte. Veiktie pētījumi par vēja enerģijas izmantošanu parādīja, ka labākie apstākļi vēja ģeneratoru uzstādīšanai ir gar Baltijas jūras piekrasti no Ventspils līdz Liepājai, ap Ainažiem un jūrā. Veikti pētījumi un izgatavoti eksperimentālie paraugi bezreduktora vēja ģeneratoriem, kā arī radīti jauna tipa bezkontakta induktorģeneratori ar patstāvīgiem magnētiem un radītas jauna tipa regulējošās iekārtas. Sadarbībā ar ražotājiem veikti izmēģinājumi asinhronajiem bezkontakta induktorģeneratoriem ar jaudu 10–30 kW. Patentēti vairāki tipi vēja ģeneratoru un to regulējošo iekārtu.

Veikti pētījumi jauna tipa saules kolektoru izstrādei ar augstu siltumpārvadi. Izstrādāti jauna tipa eksperimentālie un rūpnieciskie saules kolektori siltā ūdens ieguvei. Izstrādātas un izmēģinātas kombinētās sistēmas saules kolektoriem un saules baterijām. Izpētītas daudzas kombinētās sistēmas, lai izmantotu saules enerģiju kopā ar tradicionālajiem energoresursiem – gāzi, šķidro kurināmo vai elektroenerģiju. Praktiski realizēta, sadarbojoties ar Dānijas zinātniekiem, lielākā saules kolektora uzstādīšana Baltijā. Uz FEI jumta uzstādīts saules enerģijas izmantošanas zinātniskās pētniecības poligons, kurš 2008.g. atzīts par svarīgāko LZA sasniegumu zinātnē. Vairākas izstrādes patentētas. Pētījumos izmantoti modeļi PolySun, Meteonorm u.c., kā arī izstrādāti vairāki jauni matemātiskie modeļi.

Mūsdienu saules enerģijas izmantošanas elementi, galvenokārt ir veidoti uz silīcija savienojuma bāzes vēl ir pārāk dārgi, lai no tiem iegūtā elektroenerģija varētu aizstāt citus enerģijas avotus. Veikti fundamentālie pētījumi organisko materiālu izmantošanai saules bateriju izstrādei. Izstrādāti jauni organisko saules elementu paraugi, kuri spēj pārvērst no saules nākošo gaismas enerģiju elektriskā enerģijā ar lielāku efektivitāti, nekā pašreiz pasaulē esošie silīcija optoelektroniskie elementi, saules starojuma 330–850 nm spektra diapazonā. Veikta izpēte šo elementu lietderības koeficienta tuvināšanai 10% , lai būtu ekonomiski izdevīgi tos ieviest rūpnieciskajā ražošanā un izmantot kā alternatīvu esošajiem dārgajiem silīcija optoelektroniskajiem elementiem. Pētījumi notiek ciešā sadarbībā ar LU CFI, izstrādes ir patentētas.

Vislabākie rezultāti ir iegūti ar poliheksiltiofēnu (P3HT) un šķīstošā fullerēna atvasinājuma kompozītiem. Pētījumos tika paplašināts šī augsti fotojūtīgā kompozīta darbības spektrālais diapazons infrasarkanā spektra daļas virzienā, izmantojot papildus elektronu – donoru molekulas – GaOH ftalocianīnu (GaOHPc). Šī organiskā viela raksturojas ar spēcīgu starpmolekulārās lādiņu pārneses (CT) joslu infrasarkanajā spektra daļā 830 nm.

Racionālu un efektīvu energoresursu izmantošanu valstī nosaka kurināmā rezerves un to optimālais lielums un izvietojums. Kurināmā rezerves valstī un reģionā stabilizē enerģijas resursu tirgu un paaugstina stabilu un drošu patērētāju apgādi ar enerģijas resursiem. Viens no pētījuma rezultātiem – optimizēt valsts kurināmā krājumi atbilstoši Eiropas Savienības prasībām enerģētiskā tirgus liberalizācijas apstākļos. Kurināmā krājumi palielina kurināmā apgādes drošību, bet savukārt to izveidošanai un uzturēšanai ir nepieciešami papildizdevumi. Cenu palielinājumu ietekmē ne tikai krājumu apjomi, kuriem jābūt optimāliem pēc kopējiem izdevumu kritērijiem, bet arī krājumu izvietojums valsts teritorijā. Kurināmā krājumu izvietošanas optimizācija tika veikta ar noteiktu kritēriju minimizāciju. Jautājumu izpētei un uzdevumu optimālai risināšanai tika izstrādāti oriģināli matemātiskie modeļi.

Veikti pētījumi par gāzes sistēmas rezervju veidošanu, sa­saistot Latvijas gāzes apgādes sistēmu ar Eiropas gāzes sistēmām. Potenciālās krātuvju izbūves iespējas Latvijā pārsniedz 50 miljrd.m3, kas teorētiski spēj nosegt slodžu svārstības visā Eiropas gāzes tirgū. Jaunu pazemes gāzes krātuvju veidošana ir nozīmīga, Latvijai integrējoties Eiropas gāzes apgādes sistēmā.

Pētījumos izmantoti matemātiskie modeļi un izstrādāti metodiskie darbi, lai novērtētu enerģijas taupīšanas pasākumu efektivitāti dzīvojamās un sabiedriskās ēkās. Izmantojot FRES, LOTUS modelus, tika veikta dinamiskā modelēšana, lai noteiktu ēku siltumtehniskos parametrus un izstrādātu metodikas to uzlabošanai.  

Pētījumu rezultāti ir izmantoti, un turpinās tālākie pētījumi daudzās starptautiskās programmās un ES programmās, VPP un LZP projektos, kuros autors bijis gan vadītājs, gan galvenais izpildītājs.

Pētījumu rezultāti ziņoti daudzos starptautiskos kongresos, konferencēs, simpozijos. Autors ir bijis daudzu orgkomiteju loceklis. Nozīmīgākās: Pasaules Atjaunojamo energoresursu izmantošanas kongress (WREC): 2006.g. Pekinā – orgkomitejas loceklis un 2 sekciju vadītājs; 2008.g. Glāzgovā – orgkomitejas loceklis un sekcijas vadītājs; 2010.g. AAE, Abu Dabī – orgkomitejas loceklis un sekcijas vadītājs. Pasaules saules enerģijas izmantošanas kongress (ISES): 2007.g. – Florencē – orgkomitejas loceklis, 2009.g. – Johannesburgā – orgkomitejas loceklis, EuroSun kongresa, 2010.g. Grācā, Austrijā – orgkomitejas loceklis.

Dalība starptautiskās organizācijās: svarīgākās – Pasaules Atjaunojamo energoresursu izmantošanas padomes loceklis (WREC, Brighton, Anglijā), Starptautiskās saules enerģijas izmantošanas padomes loceklis (ISES, Freiburgā, Vācijā), Starptautiskās zinātnes un tehnoloģiju attīstības asociācijas biedrs (Kalgari, Kanādā), International Energy Foundation loceklis (Tripole, Lībija), ANO Ilgtspējīgas enerģētikas attīstības komitejas vadības komisijas loceklis (Ženēva) u.c.

Zinātniskā sadarbība notiek ar RTU, LU, LLU, KĶI, LU CFI, MBI, LZA, Latvenergo, LG, RD u.c., kā arī ar daudzām zinātniskām iestādēm un firmām visā pasaulē.

Autors veic pedagoģisko darbu Rīgas Tehniskajā universitātē jauno speciālistu un zinātnieku sagatavošanā. Ir Promocijas padomes P12 loceklis un zinātniskais sekretārs. Pasniedz RTU BF SGŪTI piecus priekšmetus: Alternatīvie enerģijas avoti ēku siltumapgādei, Alternatīvās apkures sistēmas, Centralizētā siltumapgāde, Siltumapgāde, Siltumtehnoloģijas speckurss. Piedalījies inženieru, maģistru un doktorantu studiju programmu izstrādē “Siltuma, gāzes un ūdens tehnoloģijas” specialitātē RTU Būvniecības fakultātē. Autora vadībā izstrādāti un aizstāvēti 30 maģistra darbi (RTU, LLU, LU). Autora vadībā izstrādātas un aizstāvētas 5 doktora disertācijas. Šobrīd vada 3 doktora darbus (viens ES stipendiāts). 2006., 2007., 2009.g.g. saņēmis ‘’Latvijas Gāzes’’ un LIF Balvas par augstas kvalifikācijas speciālistu sagatavošanu, saņēmis vairākas balvas par zinātnisko darbu (LZA, Latvenergo, LZA un LG zelta medaļa).

Stažējies: Dānijā (RISO Nacionālā Laboratorijā), Norvēģijā (Trondheimas universitātē; PETRAD), Anglijā (Mančestras universitātē), Francijā (Enerdata), Nīderlandē (NOVEM).

Publicēti 164 zinātniskie darbi, 3 monogrāfijas (ar līdzautoriem), 12 grāmatas un brošūras un 8 autorapliecības.


Farmakologa un ģenētiķa pieeja cukura diabēta, autoimūno slimību un ļaundabīgo audzēju problēmām

LZA kor.loc. Nikolajs Sjakste

Mūsu pētnieku grupas LU Medicīnas fakultātē un OSI nodarbojās ar vairākiem farmakoloģijas un molekulārbioloģijas pētījumiem. Galvenie pētījumu virzieni ir: 1. OSI radītu preparātu darbība smehānismu izpēte; 2. Proteasomu gēnu polimorfisma saistības izpēte ar 2. tipa cukura diabētu un autoimūnām slimībām; 3. Ciešo DNS-proteīnu kompleksu un DNS pārrāvumu nozīme šūnas kodolā lokalizētajos procesos.

1. Molekulārās farmakoloģijas pētījumi fokusējas galvenokārt uz slāpekļa oksīda lomu OSI radītu preparātu darbībā. Jūtīga un labi atkārtojama EPR metode deva mums iespēju pamanīt nelielas un ātri pārejošas izmaiņas NO koncentrācijā vairākos orgānos pēc mildronāta ievadīšanas. Pamatojoties uz šiem datiem mēs izvirzījām hipotēzi par ātro un NO-atkarīgo mildronāta darbību. Mūsu un citās grupās jau iegūti pārliecinoši rezultāti par šīs hipotēzes pareizumu [1-4]. Hipotēze balstās uz pieņēmumu, ka mildronāta ietekmē veidojas gamma-butirobetaīna esteri, bet to hidrolīze palaiž specifiska signāla pārnesi. Gamma-butirobetaīnesterāzes aktivitāte jau atrasta vairākos audos, raksturots asins seruma ferments ar šo aktivitāti [5,6]. Iegūti arī interesanti dati par dažu jaunu pretvēža preparātu ietekmi uz NO produkciju [7]. Nesen pabeigts pētījumu cikls par vairāku flavonoīdu un citu dabīgu vielu ietekmi uz NO produkciju, kā arī uz NO sintāžu (NOS) ekspresiju. Pierādīts, ka dabīgas vielas efektus in vivo nevar paredzēt balstoties uz datiem par tās iedarbību uz fermentu aktivitāti modeļsistēmās un ka vielu kombinācijas efekti var drastiski atšķirties no individuālu vielu darbības [8-10]. Ar nolūku paplašināt Latvijā radītu preparātu indikācijas un izpētīt iespēju pielietot mildronātu, cerebrokrastu un citus dihidropiridīnus cukura diabēta komplikāciju ārstēšanai tiek pētīta NO produkcija, glikozes transportētāja GLUT1 un iNOS gēnu ekspresija dzīvniekiem ar eksperimentālu diabētu un augstāk minētu preparātu spēja modificēt šos rādītājus. Pierādīts, ka mildronāts samazina GLUT1 un iNOS ekspresiju diabētisko dzīvnieku nierēs, tādējādi preparāts spēj novērst diabētisko nefrosklerozi. Vairāki dihidropiridīni samazina NO produkciju diabētisko dzīvnieku orgānos [11, nepublicētie dati].

2. Strādājot Latvijas genoma kopprojektā, mēs vieni no pirmajiem pasaulē uzsākām proteasomu gēnu polimorfisma saistības izpēti ar vairākām cilvēka patoloģijām. Atrasta gēna PSMA6 polimorfismu saistība ar 2. tipa diabētu un asinsspiedienu [12,13]. Mūsu dati nenoliedzami liecina arī par PSMA 6 gēna un tā apkārtnes polimorfu marķieru saistību ar vairākām autoimūnām slimībām, ieskaitot Greivsa slimību un juvenīlo idiopātisko artrītu [14,15]. Pēdējos gados parādījās citu autoru darbi par šo tēmu, mūsu datus salīdzina ar Brazīlijas, Korejas, Ķīnas un Arābijas populāciju datiem. Augsti izredžu attiecību rādītāji dažu mikrosatelītu asociācijas ar JIA dos iespēju izmantot šos marķierus autoimūno slimību prognozēšanai, tas būs ERAF projekta „Autoimūno slimību agrīnās diagnostikas metodes izstrāde” galvenais uzdevums.

3. Izpētīts kā pie DNS cieši saistītu proteīni tiek izvietoti vairākos augu un dzīvnieku gēnos, pierādīts, ka to sadalījums mainās atkarībā no šūnu diferencēšanas pakāpes un ieprogrammētas šūnu nāves gaitā [16, 17]. Tiek raksturoti šo proteīnu individuālie pārstāvji, pierādīts, ka pie DNS cieši saistītu proteīni sastāvs atšķiras normālos audos un audzējos [18], iesniegts pataents par iespēju izmantot šos proteīnus kā audzēju marķierus. Teorētiski postulēta DNS pārrāvumu loma gēnu aktivitātes regulācijā [19-20]. Parādās šo apskatu citējumi, mūsu raksts minēts starp interesantākajiem žurnāla Eur J Histochem redaktora rakstā.

1. N.Sjakste et al. Effects of gamma – butyrobetaine and mildronate on nitric oxide production in lipopolysaccharide– treated rats. Basic & Clinical Pharmacol. Toxicol., 2004, 94: 37 – 41. 

2. Sjakste N, Gutcaits A, Kalvinsh I. Mildronate: An antiischemic drug for neurological indications. CNS Drug Reviews. 2005, 11, 151-168.

3. Sjakste N and Kalvinsh I Mildronate: an antiischemic drug with multiple indications. Pharmacologyonline 2006; 1: 1-18

4. N.Sjakste et al. Endothelium – and Nitric Oxide – Dependent Vasorelaxing Activities of Gamma – Butyrobetaine Esters: Possible Link to the Anti – Ischemic Activities of Mildronate. Eur. J. Pharmacol., 2004, 495: 67 – 73.

5. Bagdoniene et al. Rat serum carboxylesterase partly hydrolyses gamma-butyrobetaine esters. Arh Hig Rada Toksikol. 2009;60(2):147-56.

6. Bagdoniene et al. Protocol for purification of a rat blood serum protein fraction enriched in gamma-butyrobetaine esterase activity. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences Section B, Vol. 63 (2009), No. 3 (662), pp. 20–30.

7. Sjakste N et al. Paradoxical effects of two oximes on nitric oxide production by purified NO synthases, in cell culture and in animals. Nitric Oxide. 2007; 17: 107-14.

8. Rostoka E et al. N. Effects of kaempferol and myricetin on inducible nitric oxide synthase expression and nitric oxide production in rats. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2010; 106(6):461-466.

9. Rostoka E. et al. Effects of indole- 3 carbinol and flavonoids administered separately and in combination on nitric oxide production and iNOS expression in rats. Chinese Medicine, 2010, V.1, No 1, P.5-17.

10. Rostoka E. et al. Effects of Lycopene, Indole-3-Carbinol, and Luteolin on Nitric Oxide Production and iNOS Expression Are Organ-Specific in Rats Arh Hig Rada Toksikol 2010;61, No 1, P.275-285.

11. Sokolovska.J, Isajevs S, Sugoka O, Sharipova J, Lauberte L, Svirina D, Rostoka E, Sjakste T, Kalvinsh I and Sjakste N Influence of metformin on GLUT1 gene and protein expression in rat streptozotocin diabetes mellitus model. Archives of Physiology and Biochemistry, 2010;116(3):137-145.

12. T Sjakste et al. Association of microsatellite polymorphisms of the human 14q13.2 region with type 2 diabetes mellitus in latvian and finnish populations. Ann Hum Genet. 2007;71:772-6.

13. Sjakste T et al., SNPs of PSMA6 gene--investigation of possible association with myocardial infarction and type 2 diabetes mellitus. Genetika. 2007; V. 43, No4, P.553-559.

14. T.Sjakste et al. Microsatellite genotyping of chromosome 14q13.2 – 14q13 in the area of proteasomal PSMA6 gene on association with Graves’ disease in the Latvian population. Immunogenetics, 2004, 56: 238-243.

15. Sjakste T et al. Identification of a Novel Candidate Locus for Juvenile Idiopathic Arthritis at 14q13.2 in the Latvian Population by Association Analysis with Microsatellite Markers. DNA Cell Biol. 2010, V. 29, No 9, P. 543-551.

16. K. Bielskienė et al. Transcription- and apoptosis-dependent long-range distribution of tight DNA-protein complexes in the chicken alpha globin gene. DNA Cell Biology, 2008, 27(11):615-21

17. T. Sjakste T et al. Development-dependent changes in the tight DNA-protein complexes of barley on chromosome and gene level. BMC Plant Biology 2009, 9:56

18. Sjakste N. et al. Tightly bound to DNA proteins: new data and old problems Biochemistry (Moscow), V.2010, No 10, P.1240-1251.

19. N. I. Sjakste and T. G. Sjakste Possible Involvement of DNA Breaks in Epigenetic Regulationof Cell Differentiation Russian Journal of Genetics, 2007, 43: 467–484

20. N. Sjakste and T. Sjakste Possible Involvement of DNA Strand Breaks in Regulation of Cell Differentiation. Eur J. Histochem, 2007, 51: 81-94.

Ziņojumi nolasīti LZA Senāta sēdē 26. oktobrī.

Pēdējā atjaunošana 4-11-2010
Powered by Elxis - Open Source CMS