Studentská vědecká konference

Práce se zabývá dílčí částí projektu modernizace teplárny v Mladé Boleslavi, konkrétně návrhem automatizovaného systému vzorkování dřevní štěpky. S ohledem na bezpečnost práce a optimalizaci provozních nákladů je cílem práce veškerou technologii odběru a nakládání se vzorkem dřevní štěpky automatizovat. To obnáší řešení všech dílčích kroků vzorkování, počínaje odběrem dřevní štěpky z paralelních pásových dopravníků, jejich identifikaci, dopravu a především udržení stálosti vzorků při jejich uskladnění. Přínosem zavedení této technologie je také např. zamezení pohybu obsluhy laboratoře v prašném a potencionálně nebezpečném prostředí, či znemožnění ovlivnění parametrů dřevní štěpky personálem za účelem zvýhodnění jednotlivých dodavatelů.  

Během práce byly impregnovány dva druhy adsorpčních materiálů, jeden čistý silikagel a druhý složený z 85 % SiO2 a zbytek aktivní uhlí. Jako impregnační činidlo byl na základě literární rešerše použit polyethylenimin, který by měl zabudováním dusíkatých funkčních skupin do matrice materiálu zvýšit sorpční kapacitu pro záchyt CO2 u jednotlivých upravených materiálů. Cílem bylo porovnat různé způsoby impregnace vybraných materiálů a následně zjistit vlastnosti upravených materiálů (např. elementární složení, BET povrch, distribuce pórů a objem pórů). Vybrané materiály byly dále použity pro sorpci oxidu uhličitého při teplotě  50°C.   

Pyrolýza je termochemická konverze organických materiálů za nepřítomnosti oxidačního media. Pyrolýza je jedním ze základních procesů probíhajících při všech termokonverzních dějích (spalování, zplyňování), a tak distribuce vznikajících produktů pyrolýzy ovlivňuje kvalitativní a kvantitativní průběh navazujících dějů. Na distribuci a vlastnosti produktů vzniklých při pyrolýze mají vliv podmínky procesu (teplota, doba reakce) a rovněž i vlastnosti vstupního materiálu. Organická hmota je transformována na plynné, kapalné a pevné produkty, které lze dále využít jak energeticky, tak i materiálově. Uhlíkatý zbytek s vysokým obsahem uhlíku lze použít pro nízkonákladovou sekvestraci CO₂ a zlepšení základních vlastností půdy. Cílem práce je zjištění chování vybraných vzorků odpadních materiálů z biomasy za podmínek pomalé pyrolýzy a určení distribuce hlavních produktů a jejich vlastností z hlediska jejich následného materiálového či energetického využití. K pyrolýzním experimentům byl vybrán vzorek posklizňových zbytků testovaný v laboratorní aparatuře s  kovovým reaktorem. V příspěvku jsou uvedeny výsledky pyrolýzního experimentu při teplotě 600 °C. Výsledkem procesu byl pevný uhlíkatý zbytek (26,06 %), kapalný kondenzát (56,08 %) a hořlavý plynný podíl (17,86 %).  

V současné době se jeví využití bioplynu v palivových článcích jako nový zajímavý zdroj obnovitelné energie. V rámci výzkumné práce bylo testováno složení bioplynu z vybrané atypické bioplynové stanice v Čechách a byla posouzena možnost jeho využití v palivových článcích typu SOFC. Práce je dále zaměřena na stanovení provozních parametrů energetické soustavy bioplynové stanice s ohledem na specifika využití systému palivových článků SOFC. Součástí práce je porovnání modelové ČOV z českého prostředí s jednotkou DEMO SOFC (Collegno, Itálie). Na závěr budou diskutovány možné provozní, ekonomické a environmentální aspekty energetického využití bioplynu v palivových článcích.  

Klimatická změna je jedním z největších problémů dnešní doby a je spojována především s uvolňováním emisí oxidu uhličitého do ovzduší. S ohledem na celosvětová opatření a mezinárodní tlak na snížování uhlíkové stopy jednotlivých států by mohl přímý záchyt CO2 z ovzduší neboli DAC (Direct Air Capture) pomoct dosáhnout těchto cílů. Proces DAC zachytává oxid uhličitý do kapalné (L-DAC), či pevné (S-DAC) fáze. Tato práce se zabývá S-DAC, konkrétně testováním na základě rešerše vybraných adsorpčních materiálů, které by mohly být schopné zachycovat oxid uhličitý přímo ze vzduchu, a zjištěním, zda-li je možné jejich efektivní použití. Testovanými materiály jsou různé typy molekulových sít, aktivních uhlí a MOFs.  

Tato práce byla zaměřena na porovnání sorpčních kapacit vybraných porézních materiálů. Cílem práce bylo kromě srovnání rozdílných vlastností materiálů také prověření změny sorpční kapacity u stejných použitých materiálů za jiných podmínek. Celkem 8 adsorpčních materiálů, včetně sorbentů na bázi aktivního uhlí, aluminy, silikagelu či molekulových sít, bylo simultánně měřeno za teploty 20 °C a 40 °C pro tři různé modelové směsi plynů s rozdílnou koncentrací oxidu uhličitého, a to 10, 15 a 20 %. Pro všechny materiály byly proměřeny jejich strukturní vlastnosti na přístroji Coulter SA 3100. U některých materiálů bylo zároveň provedeno měření sorpční kapacity metodou dynamické sorpce par na přístroji DVS Advantage.

V rámci výzkumné práce byl testován katalyzátor na bázi oxidu molybdenového, který se používá v různých typech reakcí za účelem ovlivnění reakčních podmínek.  Cílem práce bylo otestovat a porovnat nosiče s různými poměry impregnací molybdenem. Vybraný nosič pocházel z komerční sféry, současně byl ale v laboratorních podmínkách vyroben jiný, který byl také impregnován. U obou byly porovnávány základní parametry. Vlastnosti katalyzátoru se mění podle množství nanesené impregnace na plochu pórů nosiče. Za použití metody dynamické sorpce par a analýzy povrchu materiálu byl zkoumán průmyslový nosič MCM-41 s různým obsahem impregnace oxidu molybdenového a laboratorně vyrobený nosič. 

V důsledku politiky EU v oblasti omezování změn klimatu je patrný stále se stupňující tlak na odklon od využívání fosilních zdrojů energie. Tato skutečnost se rovněž týká provozovatelů tepláren, kteří aktivně vyhledávají náhradu za fosilní paliva. Jedním z možných řešení je spalování biomasy, zejména dřevní štěpky. Její kvalitativní parametry jsou značně proměnlivé, obzvláště co se obsahu veškeré vody týče. Přechod na spalování dřevní štěpky je spojen i se změnami v dodavatelských řetězcích, čehož důsledkem jsou zvýšené nároky na provozní laboratoře, které vyplývají ze zvýšeného denního množství vzorků k analýze. Společně se samotnou technologií se tak transformují i provozní laboratoře, které hledají postupy vedoucí k optimalizaci jejich chodu za účelem úspory času a personálních nákladů při udržení kvality. Práce se zabývá vlivem optimalizačních návrhů na kvalitu výsledků v oblasti stanovení výhřevnosti biopaliv.

Při nakládání s odpadními plasty je obecně preferována jejich recyklace. V některých případech však není možné dané plasty k produkci nových výrobků použít. Takové materiály je třeba využít jiným způsobem, jímž je např. spalování s využitím tepelné energie nebo pyrolýza. Pyrolýza umožňuje kromě energetického využití získat i další produkty použitelné jako surovinový vstup pro jiné technologie. V rámci práce byla zkoumána pomalá pyrolýza odpadních polymerů na bázi polyvinylchloridu a polyvinylacetátu. Průmyslová pyrolýza uvedených plastů je obtížná vzhledem k uvolňování vysoce korozivních plynů. V laboratorním měřítku musí být studována mimo jiné i proto, aby bylo možné predikovat vliv těchto materiálů na pyrolýzní zařízení, do kterého mohou vstupovat i jako nežádoucí kontaminanty vsádky. Výstupem práce je hmotnostní bilance pyrolýzy, údaje o složení jednotlivých frakcí produktů a parametry tuhých zbytků podrobených aktivaci vodní párou a kyselým roztokem. Během měření byl také testován vliv teploty a kontaktního času s aktivačním médiem na specifický povrch a distribuci velikosti pórů produktů aktivace.