Termochemická konverze pevných paliv
Kromě spalování se věnujeme i problematice pyrolýzy či zplyňování pevných paliv na produkty s vyšší přidanou hodnotou, na objasnění vlivu procesních podmínek na kvalitu produktů, či vývoji metod pro čištění plynných produktů. V této oblasti se jako stěžejní téma v poslední době jeví pyrolytické zpracování odpadních plastových materiálů s konverzí na energetické medium, jako je pyrolyzní plyn či olej, a pyrolýza biomasy s produkcí biocharu jako půdního suplementu.
Čištění spalin pro dosažení nízkých koncentrací polutantů
Čištění spalin je vzhledem ke stále se zpřísňujícím hodnotám emisních limitů jednou z klíčových výzev pro výzkum. V této oblasti se věnujeme vývoji efektivních postupů pro záchyt rtuti ze spalin a postupům pro záchyt kyselých složek, a to jak pomocí suchých metod, tak metod mokrých či vývoji zcela nových konceptů například využívající membránové separace. V neposlední řadě se věnujeme i problematice snižování emisí skleníkových plynů z energetických procesů.
Vývoj nových postupů pro zpracování či recyklaci odpadů a odpadních materiálů
V rámci tohoto tématu se zaměřujeme na vývoj procesů pro zpracování a recyklaci řady odpadů a odpadních materiálů z komunální sféry a průmyslové výroby. V současné době se zaměřujeme:
- na získávání kovů a kovů vzácných zemin z různých typů elektroodpadů,
- zpracování čistírenských kalů s recyklací fosforu,
- využití odpadů z pozemního stavitelství, zejména tzv. obrusných vrstev,
- zpracování plastových odpadů, zejména na materiálovou recyklaci tvrdoplastů a foliových kompozitních materiálů, apod.
Energetické využití odpadů
Energetické využití odpadů je jednou z klíčových technologií pro nakládání se směsným komunálním odpadem či nerecyklovatelnými a nevyužitelnými odpady. V této oblasti se věnujeme zejména vývoji metod pro zpracování pevných zbytků, jako jsou popílky či škvára. Výzkum je orientován u popílků na odstraňování nebezpečných vlastností spolu s možností získávání solí či kovů z nich. V případě škváry pak na vývoj efektivních postupů pro získávání cenných složek, zejména neželezných kovů, či využití škváry ve stavebním průmyslu.
Recyklace kompositních materiálů
Kompozitní obalové materiály jsou součástí každodenního života a používají se v řadě aplikací. Asi nejznámějším kompozitním materiálem je Tetrapack, který je složen z papíru, fólie a hliníku, kde každá vrstva má nějakou funkční vlastnost. Dosud byly tyto materiály nerecyklovatelné. Jedná se o významný tok odpadů, kdy kompozitní obalové materiály tvoří asi 20 % plastového odpadu v Evropě.
V rámci aplikovaného výzkumu byla vyvinuta nová unikátní metoda zaměřená právě na jejich recyklaci a materiálové zpracování. Metoda je založena na principu jejich rozdružení na jednotlivé vrstvy pomocí loužicí směsi a následného roztřídění na jedno-druhové plasty či kovy. Jedná se o unikátní řešení pro recyklaci těchto typů odpadů. V rámci výzkumu vznikla pilotní poloprovozní jednotka s kapacitou 100 kg/hod, na základě dat z ní je v současné době budována provozní jednotka s kapacitou 10 000 tun/rok.
Technologie je chráněna patentem, licence byla prodána společnosti Plastigram a.s.
Způsob rozdružování obalového kompozitního materiálu. Pat. No. 307054/PV 2015-931.
Technologie je chráněna patentem, licence byla prodána společnosti Plastigram a.s.
Způsob rozdružování obalového kompozitního materiálu. Pat. No. 307054/PV 2015-931.
Hydrolýza biologicky rozložitelných odpadů
V rámci aplikovaného výzkumu byla vyvinuta technologie hydrolýzy biologicky rozložitelných odpadů pracující na principu hydrolýzy za vysoké teploty a tlaku ve vodě za přítomnosti oxidu uhličitého jako katalyzátoru, který umožňuje získat hydrolyzáty bez obsahu anorganických solí. Vstupními surovinami pro vyvinutou originální technologii jsou problematicky zpracovatelné bio-odpady s vysokým obsahem nutrientů, jako jsou peří, krev, konfiskáty a zbytky z jídelny apod. Produktem vyvinutého postupu je hydrolyzát obecně vhodný pro výživu rostlin a zvířat. V současné době je produkt na trhu jako certifikované hnojivo s obsahem dusíku v sušině 19 % pod názvem Organico, které je použitelné v ekologickém zemědělství. Celý postup je patentově chráněn a licence byla prodána společnosti FERGIA, a.s. V současné době jsou ve výstavbě již tři jednotky s výrobní kapacitou 1 t/h.
Způsob zpracování peří. Pat. No. 305684/PV 2014-395.
Zařízení pro likvidaci organického odpadu hydrolýzou. UV32172
Způsob zpracování peří. Pat. No. 305684/PV 2014-395.
Zařízení pro likvidaci organického odpadu hydrolýzou. UV32172
Fluidní zplyňování biomasy
V rámci řady projektů základního i aplikovaného výzkumu byl zkoumán vliv podmínek na zplyňování biomasy ve stacionární fluidní vrstvě. Jednou ze zkoumaných problematik byl například vliv poměru katalyticky působícího oxidu vápenatého a inertního křemenného písku ve fluidním loži zplyňovacího generátoru při autotermním zplyňování biomasy za použití směsi CO2+O2 jako zplyňovacího média. Vliv koncentrace oxidu vápenatého ve fluidním loži pro zplyňování biomasy tímto zplyňovacím médiem byl porovnán s použitím běžně používaného zplyňovacího média H2O+O2. Zatímco při použití H2O+O2 byla dostatečná koncentrace katalytického oxidu vápenatého ve fluidním loži 50 %, při použití CO2+O2 bylo dosaženo optimálních výsledků až při použití čistého CaO ve fluidním loži. Katalytický vliv CaO ve fluidním loži měl v tomto případě za následek 8,7násobné snížení množství dehtu ve vyrobeném syntézním plynu a snížení kondenzační teploty dehtů o 124 °C na 71 °C.
Fuel. 2014, 117, 198-205, DOI: 10.1016/j.fuel.2013.09.068
Energy and Fuels. 2016, 30(5), 4065-4071, DOI: 10.1021/acs.energyfuels.6b00169
Fuel. 2017, 210, 605-610, DOI: 10.1016/j.fuel.2017.09.006
Applied Energy. 2018, 217, 361-368, DOI: 10.1016/j.apenergy.2018.02.151
Fuel. 2014, 117, 198-205, DOI: 10.1016/j.fuel.2013.09.068
Energy and Fuels. 2016, 30(5), 4065-4071, DOI: 10.1021/acs.energyfuels.6b00169
Fuel. 2017, 210, 605-610, DOI: 10.1016/j.fuel.2017.09.006
Applied Energy. 2018, 217, 361-368, DOI: 10.1016/j.apenergy.2018.02.151
Určení biodostupnosti fosforu ze sekundárních zdrojů
Popel ze spalování čistírenských kalů je často uvažován jako sekundární zdroj fosforu pro zemědělství. V rámci naší studie byla zjištěná nedostatečnost současných testů založených převážně na sledování rozpustnosti P a toxických kovů (TK) v roztoku neutrálního citronanu amonného či 2% kyseliny citronové. Klíčovými faktory jsou přitom biodostupnost P a míra kontaminace popele TK. Výsledky prokázaly zjevný vliv obsahu Ca a Al na biodostupnost P, ukazující na nutnost porozumět chování těchto materiálů v různých půdních podmínkách. Byl tedy navržen a ověřen jednoduchý testovací aparát využívající standardizovaných půdních testů (Olsen, Mehlich3, či test sorpce půdy), jehož výsledky mají při srovnatelné cenové i časové zátěži výrazně vyšší vypovídající hodnotu o využitelnosti materiálu v zemědělství než výsledky doposud využívaných testů. V současnosti využívané testy vykazují pro popel z čistírenských kalů významně nadhodnocenou biodostupnost P ve srovnání s reálnou biodostupností stanovenou pomocí testů půdních.
Environmental Science & Technology. 2018, 52(17), 9810-9817, DOI: 10.1021/acs.est.8b02105
Environmental Science & Technology. 2018, 52(17), 9810-9817, DOI: 10.1021/acs.est.8b02105
Získávání kovů ze škváry a její využití
Škvára je hlavní pevný zbytek z energetického využití odpadů. Složení škváry odpovídá složení spalovaného odpadu, které je pak závislé na charakteru svozové oblasti, úrovni třídění a separovaného sběru v místě, typu zástavby apod. Vliv těchto faktorů na obsah železných a neželezných kovů a skla byl zjištěn na základě detailní analýzy složení škváry ze třech zařízení pro energetické využití odpadů v ČR a analýzy jejich svozové oblasti. Jako klíčový faktor byl zjištěn poměr mezi komunálními a živnostenskými odpady. Větší podíl recyklovatelných složek, jako jsou železné a neželezné kovy, je pak ve škváře z velkých městských spaloven jako např. v Praze, které spalují téměř výhradně odpad komunální. Efektivní získávání těchto kovů je pak vzhledem k vlhkému charakteru škváry nelehký technologický úkol. V rámci ZEVO Malešice byla zkonstruována poloprovozní jednotka s kapacitou jednotky tun hodinově pro účinné získávání neželezných kovů z částic nad 3 mm. Výsledky a know-how pak budou využity pro stavbu reálné jednotky pro zpracování škváry ze ZEVO Malešice.
Ověřená technologie pro separaci neželezných kovů ze škváry po energetickém využití odpadů. 2019.
Zařízení pro separaci neželezných kovů ze sypké směsi. 2019. Praha - Praha - Most: Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i. - Pražské služby, a.s. - VVV Most spol. s r.o., 20. 08. 2019. 33130.
Waste Management. 2018, 73, 360-366, DOI: 10.1016/j.wasman.2017.10.045
Ověřená technologie pro separaci neželezných kovů ze škváry po energetickém využití odpadů. 2019.
Zařízení pro separaci neželezných kovů ze sypké směsi. 2019. Praha - Praha - Most: Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i. - Pražské služby, a.s. - VVV Most spol. s r.o., 20. 08. 2019. 33130.
Waste Management. 2018, 73, 360-366, DOI: 10.1016/j.wasman.2017.10.045
Stanovení chování rtuti při spalovacích procesech
Rtuť je jedním z nejvýznamnějších polutantů v emisích zejména ze spalování uhlí. Pro její efektivní záchyt je nutná znalost její speciace. V rámci rozsáhle experimentální činnosti bylo objasněno chování rtuti během spalování a určeny klíčové faktory ovlivňující její speciaci včetně experimentálního ověření možných metod jejího záchytu. Pro efektivní sorpci rtuti (hlavně ve formě par elementární rtuti Hg0) jsou důležité tři faktory:
Journal of Environmental Management. 2018, 206, 276-283, DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.10.039
Waste Management. 2018, 73, 265-270, DOI: 10.1016/j.wasman.2017.12.007
Journal of Environmental Management. 2016, 166, 499-511, DOI: 10.1016/j.jenvman.2015.11.001
- specifický povrch sorbentu (měl by být, pokud možno, nad asi 200 m2/g),
- teplota sorpce (účinnější je sorpce za teplot pod asi 150 °C),
- a impregnace (oxidující sloučeniny s chloridy a bromidy a prostředky se sírou, jak elementární, tak polysulfidy).
Journal of Environmental Management. 2018, 206, 276-283, DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.10.039
Waste Management. 2018, 73, 265-270, DOI: 10.1016/j.wasman.2017.12.007
Journal of Environmental Management. 2016, 166, 499-511, DOI: 10.1016/j.jenvman.2015.11.001
Název
Řešitel
Jméno a příjmení
E-mail
Telefon
Pozice
Zástupce ředitele pro ekonomiku, Vedoucí vědeckého oddělení, Vedoucí vědecký pracovník
Zástupce vedoucího vědeckého oddělení, Vedoucí vědecký pracovník
Emeritní vědecký pracovník, Vedoucí vědecký pracovník