Lysenko L. Scientific basis for the use of humic acids from Ukrainian brown coal.

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0826U000027

Thesis Registration Form

0826U000027.pdf

Applicant for

Specialization

  • 161 - Хімічні технології та інженерія

27-02-2026

Specialized Academic Board

PhD 11653

National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

Essay

The dissertation is aimed at developing the scientific basis and methods for the production and effective use of humic acids and toluene extract from lignite, as well as the creation and study of bioactive polymeric materials (hydrogels, biofilms) and modified road bitumen compositions using these substances. The object of the research is the process of lignite conversion aimed at obtaining humic acids and toluene extract, as well as the processes of their subsequent application in the creation of biopolymer materials and modified road bitumen compositions. The subject of the research is scientific basis for the use of humic acids from lignite, in particular, processes for optimizing the extraction of humic acids and toluene extract from lignite, their impact on the properties of biofilms and road bitumen, as well as the creation of bioactive hydrogel materials and modification of bitumen compositions. The purpose of the work: Development and scientific substantiation of effective approaches to the extraction of humic acids and toluene extract from lignite, study of their influence on the properties of bioactive polymeric and bituminous materials, and creation of new materials with specified properties for environmentally and economically feasible use of lignite processing products. The introduction substantiates the relevance of the research tasks, shows the connection of the work with scientific topics, formulates the purpose and main objectives, presents the scientific novelty and practical significance of the results obtained, identifies the personal contribution of the applicant, and notes the testing of the results. The first section provides a critical analysis of the use of lignite, including the distribution of lignite deposits in Ukraine, the main technological characteristics of lignite and its classification, and the use of humic acids (to reduce bitumen aging and in the production of hydrogel materials). The second section describes the necessary and sufficient set of instrumental, mainly standardized research methods. In the experimental part of the work, we used modern standardized methods for determining the properties of lignite, toluene extract, and humic acids. The yield of toluene extract was determined according to ISO 975:2021, and the yield of humic acids was determined according to ISO 5073:2021. The gelation and coagulation time, conditional and kinematic viscosity, specific electrical conductivity, degree of swelling, moisture-lipid balance of the developed polymer hydrogels and biofilms were determined using optical and electron microscopy. To evaluate the quality of the obtained bitumen, we used the penetration rate, softening point, plasticity, elastic recovery, adhesion to gravel and glass, as well as the RTFOT method. In the third section, we optimized the processes of extracting toluene extract and humic acids from lignite by varying the time, temperature, and ratio of reagents. The influence of these parameters on the yield and quality of the products was evaluated. The results allow to ensure the maximum yield of humic acids and toluene extract and to adapt the process to different needs and properties of raw materials. In the fourth section, we modified biofilms and hydrogel materials based on polyvinyl alcohol, hydroxypropyl methyl cellulose, and sodium alginate with humic acids. The structure formation, viscosity, electrical conductivity, and hydration capacity of the materials were evaluated. In vitro testing of bioactivity, including hemostatic effect, was performed. It was found that the addition of humic acids significantly improves the water-lipid balance of the skin and the performance properties of transdermal hydrogels. The fifth section investigates the use of lignite processing products as modifiers of road oil bitumen. The optimal modification conditions at 120°C were determined to increase the heat resistance, elasticity, adhesion, and resistance to aging (RTFOT) of bitumen. The results showed an improvement in the physical and mechanical characteristics and durability of bituminous pavements, which is important for road construction and savings on repair work.

Read more

Research papers

1. Мєщанін В.І., Лисенко Л.А., Мірошниченко Д.В. Волога вугілля (Огляд). Вуглехімічний журнал. 2022. №1. С. 4–15. DOI:10.31081/1681-309X-2022-0-1-4-15. (Б).

2. Чжан Сяобінь, Лебедєв В.В., Мірошниченко Д.В., Шульга І.В., Лисенко Л.А., Попов Є.М. Технологічні аспекти одержання і властивості полімерних гідрогелей та біоплівок, модифікованих гуміновими кислотами бурого вугілля. Вуглехімічний журнал. 2022. №2. С. 12–21. DOI:10.31081/1681-309X-2022-0-2-12-21. (Б).

3. Lebedev V., Miroshnichenko D., Vytrykush N., Pyshyev S., Masikevych A.j, Filenko O., Tsereniuk O.r, Lysenko L.. Novel biodegradable polymers modified by humic acids. Materials Chemistry and Physics. 2024. Vol. 313. 128778. DOI:10.1016/j.matchemphys.2023.128778. (Scopus, Нідерланди).

4. Pyshyev S., Miroshnichenko D., Chipko T., Donchenko M., Bogoyavlenska O., Lysenko L., Miroshnychenko M., Prysiazhnyi Yu.. Use of Lignite Processing Products as Additives to Road Petroleum Bitumen. ChemEngineering. 2024, Vol. 8, Issue 2, P. 27. DOI:10.3390/ сhemеngineering8020027. (Scopus, Швейцарія).

5. Miroshnichenko D., Pyshyev S., Lebedev V., Korchak B., Shved M., Lebedeva K., Cherkashina A., Savchenko D., Klochko N., Tykhomyrova T., Lysenko L.. The rational use of lignite resources: monograph. Advances in Environmental Research. Vol. 97. Chapter 1. Nova. 2023. Р. 1–63. (Scopus, Нідерланди).

6. Miroshnichenko D., Lebedeva K., Lebedev V., Cherkashina А., Petrushenko S., Hrubnyk I., Yudina Yu., Bogoyavlenska O.a, Klochko N., Lysenko L., Miroshnychenko M.. Hemostatic Ability of Thermosensitive Biologically Active GelatinAlginate Hydrogels Modified with Humic Acids and Impregnated with Aminocaproic Acid. Journal of Research Updates in Polymer Science, 2024, Vol. 13, Р. 155–160. DOI:10.6000/1929-5995.2024.13.16. (Scopus, Канада).

7. Miroshnichenko D., Zhylina M., Bielov O., Lysenko L., Miroshnychenko M., Omelianchuk H., Pyshyev S., Ozolins Jurijs. Оptimisation of the extraction process of toluene and humic acid extract from brown coal. Chemistry and Chemical Technology, 2025, Vol. 19, No. 3, Р. 572–581. DOI:10.23939/chcht19.03. (Scopus, Україна).

8. Pyshyev S., Miroshnichenko D., Lysenko L. Study of optimal conditions for extractions by toluol and humic acids from lignite. Proceedings of the 4th Edition of International conference of Materials Science and Engineering. Chicago, USA, 2023. P. 87–88.

9. Лисенко Л.А., Мірошниченко Д.В., Богоявленська О.В. Гумінові речовини: отримання, використання. Тези доповідей VI Міжнародної науково-технічної конференцї «Сучасні технології переробки пальних копалин». Харків: НТУ «ХПІ», 2023. ISBN 978-617-692-781-5 С. 34–38.

10. Lysenko L. Мiroshnichenko D. Development of optimal conditions for extracting of toluol extract and humic acids from brown coal. Тези доповідей XXXI Міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD-2023 «Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я». Харків: НТУ «ХПІ», 2023. С. 508.

11. Miroshnichenko D., Lebedev V., Lysenko L. Efficient use of brown coal in Ukraine. Матеріали Міжнародної конференцї для молодих вчених, аспірантів та магістрів «Бекетівські хімічні читання. Теорія та практика кризових ситуацій». Харків: ХНУМГ ім. О.М. Бекетова, 2023. С. 65–67.

12. Lysenko L., Bogoyavlenska O., Miroshnichenko D., Miroshnychenko M., Pyshyev S., Chipko T., Donchenko M., Prysiazhnyi Yu.. Additives to petroleum bitumen from brown coal of Ukraine. Тези доповідей VIІ Міжнародної науково-технічної конференції «Сучасні технології переробки пальних копалин». Харків: НТУ «ХПІ», 2024. С. 117–121.

13. Лисенко Л.А., Мірошниченко Д.В., Лебедєв В.В., Пиш’єв С.В., Богоявленська О.В., Мірошниченко М.Д. Ефективне використання бурого вугілля України. Тези доповідей ХXХІІ Міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD-2024 «Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я». Харків: НТУ «ХПІ», 2024 р., ISSN 2786-9253 (Online), С. 601

14. Мірошниченко Д.В., Лебедєв В.В., Лисенко Л.А. Використання гумінових кислот як гібридних модифікаторів. Тези доповідей ІІІ Міжнародної науково-практичної інтернет-конференції «Актуальні питання хімії та інтегрованих технологій в умовах кризових ситуацій». Харків: ХНУМГ ім. О.М. Бекетова, 2024. С. 210.

15. Мірошниченко Д.В., Пиш’єв С.В., Лисенко Л.А. Родовища та показники якості бурого вугілля України. Збірка наукових праць ХХ Міжнародної науково-практичної конференції «Теплова енергетика: шляхи реновації та розвитку». Київ, 2024. С. 32–37. DOI:10.48126/conf2024

16. Lebedev V., Miroshnichenko D., Vytrykush N., Pyshyev S., Masikevych A., Filenko O., Tsereniuk O., Lysenko L.. Novel biodegradable polymers modified by humic acids. Тези доповідей VIIІ Міжнародної науково-технічної конференції «Сучасні технології переробки пальних копалин». Харків: НТУ «ХПІ», 2025. С. 161–163.

17. Lebedev V., Miroshnichenko D., Vytrykush N., Pyshyev S., Masikevych A., Filenko O., Tsereniuk O., Lysenko L. Novel biodegradable polymers modified by humic acids. Тези доповідей ХXХІІІ Міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD-2025: Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я. Харків: НТУ «ХПІ», 2025. ISSN 2786-9253 (Online), C. 686.

18. Pyshyev S., Miroshnichenko D., Chipko T., Donchenko M., Bogoyavlenska O., Lysenko L., Miroshnychenko M., Prysiazhnyi Yu. Use of Lignite Processing Products as Additives to Road Petroleum Bitumen. Тези доповідей I Міжнародної науково-технічної конференції « Сучасні полімерні матеріали та композити: одержання, переробка та дослідження». Харків: НТУ «ХПІ», 2025. ISBN 978-617-05-0556-9, С. 27.

Read more

Files

autoreferat-ABSTRACT_2026_Lysenko_Scientific_basis.pdf

dysertatsiia_2026_Lysenko_Scientific_basis.pdf

Similar theses

0826U000120

Yulia V. Boiko

Heat-resistant composites based on aromatic polyamide and a hybrid organic–inorganic filler for heavily loaded friction units of technological equipment

0826U000067

Andrii Savchuk

Physical modification in technological processes of povinilchloride processing

0826U000076

Dmytro Kryvolapov

Highly-Filled Wood-Polymer Composites for Construction Applications Based on Polyolefins

0826U000028

Yevhev L. Soloviov

Formation of the Specific Electrical Resistivity of Blast Furnace Coke under the Influence of Raw Material and Technological Factors of Its Production.

0825U003895

Zhentao Zhou

Research on Modified MOF Materials for Water Pesticide Pollutant Purification