Ústav energetiky

Garantující pracoviště:	Ústav energetiky
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Michael Pohořelý, Ph.D.

Anotace

Cílem disertační práce bude zjistit vliv vysokoteplotního oxidu uhličitého na korozní odolnost konstrukčních materiálů. Zkoumanými materiály budou vzhledem k vysokým expozičním teplotám především niklové slitiny. V druhé fázi výzkumu bude kromě vlivu čistého CO₂ zkoumán také vliv nečistot a vlhkosti. Struktura a složení povrchových vrstev bude studována převážně pomocí skenovací elektronové a rentgenové fotoelektronové spektroskopie. Získané poznatky mohou být aplikovatelné při budoucím výzkumu a vývoji pokročilých jaderných reaktorů a CCS technologiích.

Garantující pracoviště:	Ústav energetiky
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Petr Sajdl, CSc.

Anotace

Korozní praskání produktovodů se ukazuje v poslední době jako závažný problém průmyslové infrastruktury. Řada těchto produktovodů je provozována desítky let a kromě korozního napadení z vnější strany, které je co do počtu případů dominantní, dochází i ke koroznímu poškození z vnitřní strany, typickým případem je korozní praskání vyskytující se pod úsadami. Cílem práce je detailní poznání podmínek, za kterých dochází k rozvoji korozního praskání na vnitřních stěnách produktovodů, zejména půjde o podmínky expozice ve směsi organických látek, případně bude věnována pozornost přítomnosti vodíku obsaženého ve vnitřním prostředí produktovodu. Výstupem testů by mělo být nejen doporučení opatření k prevenci korozního praskání ale i doporučení metodiky testování těchto korozních jevů, které se vyznačují dlouhodobými efekty.

Garantující pracoviště:	Ústav energetiky
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Petr Sajdl, CSc.

Anotace

Cílem práce je vypracování metodiky stanovení pravděpodobnosti výskytu kritické vady na potrubí produktovodu, tj. vady, která může vést v krátkém čase k destrukci stěny, případně k otevření průchozího defektu. Toto téma obsahuje značný díl teoretického výzkumu a případně programátorské práce, protože bude kombinovat znalosti o statistickém rozdělení trhlin, znalosti o rychlosti jejich šíření, znalosti o nedestruktivních defektoskopických metodách a metodiky hodnocení stability trhlin do jednoho modelu, kterého konečným výsledkem bude stanovení pravděpodobnosti výskytu kritické vady v posuzovaném úseku produktovodu v daném časovém období. Experimentální část bude sloužit k podpoře vytváření tohoto modelu. Dále bude předmětem práce posouzení možností rozšíření aplikace tohoto modelu i na jiné potrubní systémy než produktovody.

Garantující pracoviště:	Ústav energetiky
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Jan Macák, CSc.

Anotace

Snaha o zvýšení tepelné účinnosti současných energetických cyklů vede ke zvyšování parametrů vody jako pracovního media. Prostředky ke stanovení korozní agresivity vysokoteplotního vodného prostředí spočívají dosud převážně na expozičních testech, využívajících metodu stanovení změn hmotnosti. Tato data jsou většinou zatížena řadou chyb (rozpouštění oxidu, depozice z prostředí atd.). V rámci práce bude vyvíjen a testován systém, umožňující stanovení okamžité korozní rychlosti. Měřící systém bude využívat měření elektrochemické impedanční spektroskopie a elektrochemického šumu.

Garantující pracoviště:	Ústav energetiky
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Dr. Ing. Helena Parschová

Anotace

Práce se bude zabývat selektivní sorpcí aniontů (např. F^-, NO₃^-, Br^-, PO₄^3-, CrO₄^2-) z vodných roztoků pomocí standardních anexů, selektivních sorbentů a anorganických sorbentů. Za účelem nalezení vhodných podmínek pro odstranění těchto aniontů budou provedeny rovnovážné vsádkové pokusy a kolonové dynamické pokusy. V rámci výzkumu bude zkoumán vliv doprovodných aniontů, vstupní hodnoty pH a specifického zatížení na sorpční účinnost sledovaných sorbentů. Cílem doktorské práce bude nalézt vhodné sorbenty pro selektivní odstraňování daných aniontů a určit optimální pracovní podmínky těchto sorbentů jak pro sorpci daných aniontů, tak i pro jejich desorpci ze sorbentů.

Garantující pracoviště:	Ústav energetiky
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Petr Sajdl, CSc.

Anotace

V rámci snah o zvyšování účinnosti energetických zařízení se zvyšují parametry parovodních systémů, počítá se se širším využíváním superkritických podmínek jak v v budoucích jaderných blocích tak i v klasických. V této souvislosti jsou důležité poznatky o charakteru povrchů konstrukčních materiálů. Výzkum se bude zabývat charakterem vrstev vznikajících na površích ocelí a niklových slitin při expozici ve vodě za superkritických podmínek. Průběh dosažení těchto podmínek se může značně lišit a podle toho se budou lišit i charakteristiky vzniklých vrstev. Stejným způsobem může mít vliv i způsob ukončení expozice v superkritických podmínkách. Předmětem studia budou i vlivy dalších parametrů expozic, tj. zejména vliv teploty a množství rozpuštěných plynů.

Garantující pracoviště:	Ústav energetiky
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Petr Sajdl, CSc.

Anotace

3D tištěné kovové komponenty technických zařízení nacházejí stále širší uplatnění i v náročných provozních podmínkách. Z tohoto důvodu je třeba znát jejich vlastnosti v oblastech rozhodujících o jejich životnosti, tj. korozní odolnosti, odolnosti vůči koroznímu praskání a korozní únavě a to vše za podmínek provozu, případně jim blízkých. Náplní studia bude poznání těchto vlastností ve vazbě na specifickou strukturu 3D tištěných dílů. K tomu účelu budou používány příslušné experimentální metody tj. zejména elektrochemické testy, testy šíření korozních trhlin a korozně únavových trhlin, zkoušky mechanických vlastností. Souvislost těchto vlastností se strukturou a chemickým složením bude ověřována pomocí standartních analytických metod. Přínosem této práce bude soubor informací pro konstruktéry o využitelnosti 3D tištěných kovových komponent v oblasti jaderné energetiky na současných jednotkách generace III+, případně i na některých typech reaktorů vyvíjených v rámci prací na IV. generaci reaktorů.

Garantující pracoviště:	Ústav energetiky
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Luděk Jelínek, Ph.D.

Anotace

Cílem práce je studium a optimalizace separace iontů strategicky významných kovů (např. lithia) pomocí preparativní iontové chromatografie se simulovaným pohyblivým ložem. Důležitou součástí práce bude sestavení chromatografu sestávajícího z 8-12 kolon a řešení řízení procesu. V další fázi pak optimalizace podmínek separace iontů kovů z hlediska složení stacionární i mobilní fáze a dalších parametrů procesu. Potenciálním směrem výzkumu je také izotopové obohacování lithia kontinuální iontovou chromatografií.

Garantující pracoviště:	Ústav energetiky
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Michael Pohořelý, Ph.D.

Anotace

Disertační práce se zaměřuje na problematiku využití technologií akumulace energie s cílem optimalizovat provoz centrálních zdrojů tepla (CZT) a přispět k jejich dekarbonizaci. CZT hrají klíčovou roli v českém energetickém sektoru, jelikož poskytují teplou vodu pro vytápění, připravují teplou užitkovou vodu pro obyvatele měst a technologickou páru pro průmyslové podniky. Subjekty provozující CZT čelí závažným výzvám týkající se udržitelnosti, související se zákonnými povinnostmi na snižování emisí zákonně monitorovaných polutantů, stupňujícími se finančními výdaji za produkci skleníkových plynů a ekonomickým tlakům na zvyšování energetické efektivity s ohledem na růst ceny paliv. Cílem disertační práce je provést komplexní analýzu současného stavu CZT v České republice, identifikovat vhodné technologie akumulace energie, zahrnující jak krátkodobé, tak i možnost dlouhodobého (sezonního) řešení, a navrhnout integrovaný přístup pro jejich využití v provozu CZT s důrazem na optimalizaci provozu a snižování emisí zákonem sledovaných polutantů a skleníkových plynů. Metodologie disertační práce bude spočívat v kombinaci literární rešerše a analýzy dostupných dat, což umožní zhodnocení dopadu technologií akumulace energie na provoz CZT. Očekávanými výstupy z tohoto výzkumu budou konkrétní návrhy a doporučení pro implementaci technologií akumulace energie do stávajících CZT, analýza ekonomických a environmentálních aspektů těchto opatření a vyhodnocení jejich přínosů pro dekarbonizaci CZT a snižování emisí zákonem sledovaných polutantů a skleníkových plynů. Výsledky disertační práce budou mít praktické využití, a to pro průmyslové partnery, kteří jsou aktivní v oblasti CZT v České republice. Cílem je poskytnout konkrétní podněty, které budou sloužit k optimalizaci a transformaci CZT, a tím přispět k řešení aktuální energetické krize a potřebě dekarbonizace v energetickém sektoru.

Ústav chemie ochrany prostředí

Garantující pracoviště:	Ústav chemie ochrany prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Martin Kubal

Anotace

Produkce skládkového výluhu je jednou z hlavních nevýhod skládkování tuhého komunálního odpadu, přičemž jeho čištění stále představuje technologickou výzvu. Membránová destilace s přímým kontaktem (DCMD) je považována za vhodnou inovativní technologii pro čištění tohoto typu kontaminovaných vod. Využití vhodného zdroje tepla (nejlépe odpadního tepla) a optimalizace provozu membránového modulu mají rozhodující vliv na celkovou účinnost procesu. Cílem práce je výzkum možností využití nízkopotenciálního tepla z kogeneračních jednotek pro provoz jednotky DCMD a výzkum procesů zanášení a smáčení membrán při jejich interakci se složkami skládkového výluhu.

Garantující pracoviště:	Ústav chemie ochrany prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Martin Kubal

Anotace

Skupina látek tzv. perzistentních organických polutantů (POPs) jsou považované za věčné chemikálie a svými vlastnostmi jsou stále narůstající hrozbou pro životní prostředí. Jejich seznam se neustále rozšiřuje o nové látky, nejnověji se skloňují především perfluorované látky (PFCs) vedle dlouhodobě diskutovaných polychlorovaných či polybromovaných kontaminantů. Jejich efektivní rozklad může zajistit katalytická dehalogenační reakce, kdy především směsné oxidy kovů v pokročilých krystalických modifikacích mohou tyto látky účinně rozkládat za relativně mírných podmínek. Vývoj této technologie zahrnuje výběr či vývoj účinného katalyzátoru, testování aktivity, sledování vedlejších produktů reakcí a posléze možnosti scale-up technologie. V současnosti je v průmyslu velká poptávka po dekontaminaci např. náplní hasicích přístrojů s obsahem PFCs, technologie tak má velký potenciál pro rychlé uplatnění v průmyslu.

Garantující pracoviště:	Ústav chemie ochrany prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Martin Kubal

Anotace

V EU je, jak známo, nedostatek řady surovin potřebných pro moderní technologie, neboť zdroje jsou vytěžené a spotřeba rychle roste. S tímto kritickým nedostatkem mnoha kovů postupně narůstá poptávka po jejich efektivní recyklaci, jež se brzy stane ekonomicky výhodnou alternativou i v případě dosud přehlížených odpadů, včetně starých deponií minerálních odpadů, které navíc mohou v budoucnu přinášet environmentální rizika. Navíc se v poslední době rozvíjí mnoho pokročilých a udržitelných inovativních postupů s velkým potenciálem pro budoucí využití. Nicméně tato komplexní problematika zahrnuje nejen posouzení technologických aspektů a výtěžnosti metody, ale také souvisejících environmentálních rizik, legislativních a ekonomických limitů. Tato práce se zaměří na výzkum vybraných udržitelných technologických postupů zahrnujících moderní přístupy (např. membránové technologie aj.) nebo pokročilé materiály (iontové kapaliny, sorbenty apod.) s komplexním hodnocením efektivity a dalších klíčových aspektů včetně technických a jiných praktických limitací těchto postupů. Cílem bude hledat podmínky pro efektivní získávání kovů z vybraných druhů odpadů.

Garantující pracoviště:	Ústav chemie ochrany prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Martin Kubal

Anotace

Principy interakce tuhých materiálů s mikrovlnným zářením poskytují v chemických procesech celou řadu unikátních efektů. Jejich účinné využití v environmentálních a odpadových technologiích přináší zajímavou perspektivu pro zvýšení jejich účinnosti, získání zcela nové výhody či pro ryze praktické snížení jejich energetických nároků. Mikrovlnný ohřev jakožto čistá energie tak v poslední době nalézá uplatnění v termickém zpracování odpadů, heterogenní katalýze, při rozkladu nebezpečných polutantů i v boji s klimatickými změnami. Výzkum v této oblasti zahrnuje nejprve laboratorní testování mikrovlnných účinků a optimalizaci potřebných podmínek a posléze jejich implementaci v rámci designu technologie ve větším měřítku a jejího testování v podmínkách průmyslové praxe.

Garantující pracoviště:	Ústav chemie ochrany prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Martin Kubal

Anotace

Pokročilé oxidace v čištění vody založené na radikálových reakcích za mírných podmínek lze zefektivnit aplikací inovativních nanomateriálů. Těch využívají moderní postupy jako např. heterogenní Fentonova oxidace, fotokatalýza či katalytická ozonizace. Pozitivní přínos těchto postupů je však podmíněn striktní kompatibilitou struktury daného materiálu s typem kontaminace a složením či vlastnostmi čištěné odpadní vody. Výzkum dílčích aspektů komplexních mechanismů těchto postupů je stěžejní pro navazující vývoj technologie, který pak zahrnuje optimalizaci podmínek reakcí, příp. účinné kombinace postupů, a specifické faktory dalšího upscale.

Garantující pracoviště:	Ústav chemie ochrany prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Martin Kubal

Anotace

Decentralizované hospodaření se srážkovými vodami je často diskutovaným tématem. Proces urbanizace a nárůst zastavěné plochy má vliv na přirozenou cirkulaci vody a proces infiltrace vod ze srážkové činnosti do horninového prostředí. Činnost člověka může dále vést ke vnášení kontaminantů do horninového prostředí a podzemních vod prostřednictvím srážkových smyvů odtékajících ze zpevněných ploch zatížených antropogenními vlivy. Práce se bude zabývat studiem možností imobilizace vybraných kontaminantů na specifických materiálech s přijatelnými náklady na jejich pořízení/přípravu, dobrou účinností záchytu cílových složek, dostupností a životností s ohledem na další nakládání s upotřebenými materiály.

Garantující pracoviště:	Ústav chemie ochrany prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Martin Kubal

Anotace

Práce bude zaměřena na problematiku pokročilých oxidačních procesů využitelných pro degradaci zbytků farmak z vodného prostředí. Výzkum bude konkrétně zaměřen na možnosti použití různých katalyzátorů v rámci pokročilých oxidačních procesech. Jednotlivé katalyzátory budou posuzovány s ohledem na faktory, jako je účinnost přeměny léčiv, kinetika procesu, spotřeba činidel/energie, vliv složení vodné matrice a tvorba vedlejších transformačních produktů.

Garantující pracoviště:	Ústav chemie ochrany prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Martin Kubal

Anotace

Jedním z mnoha progresivních trendů, který se v nejbližší budoucnosti objeví v oblasti nakládání s odpady v České republice, bude odtěžování odpadu uloženého v minulosti na skládkách. Minimálně část zde uložených odpadů bude mít recyklační potenciál – například kovy uložené před zavedeném separovaného sběru. V rámci práce tedy budou identifikovány možnosti recyklace dříve uložených odpadů. pro experimentální část práce budou využity skládky nacházející se na území Středočeského kraje.

Ústav technologie vody a prostředí

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.

Anotace

Práce bude zaměřená na hodnocení biodegradabilního porézního materiálu na bázi PU pěn, který bude sloužit jako nosič biomasy v aktivačních čistírnách odpadních vod a povede ke zlepšení účinnosti biologických procesů odstraňování dusíku, zejména nitrifikace v zimních měsících. PU nosiče budou testovány v laboratorních SBR reaktorech, kde budou monitorovány fyzikálně-chemické parametry (pH, rozpuštěný kyslík, CHSK, anorg. formy N, TKN, PO₄^3-, sušina kalu) a biologické parametry (hydrobiologie/mikrobiologie). Diverzita přítomných mikroorganismů na PU nosičích bude hodnocena mikroskopicky (světelná a epifluorescenční mikroskopie) i kultivačně (zastoupení mikrobiální populace a její aktivity, tj. koliformní a termotolerantní koliformní bakterie, klostridia, kultivovatelné mikroorganismy při 22 °C a 36 °C, nitrifikační/denitrifikační bakterie). Na základě výsledků laboratorního testování bude receptura PU nosičů dále optimalizována v poloprovozních a provozních podmínkách reálné aktivační čistírny s volitelnou membránovou vestavbou, na které budou testovány provozní stavy spojené s aplikací PU nosičů.

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Dana Pokorná, CSc.

Anotace

Biochar je pevný produkt termochemického zpracování organických odpadů včetně biomasy. Má potenciál širokého uplatnění vzhledem ke svému vysokému specifickému povrchu a poréznosti, má značné adsorpční vlastnosti a pufrovací schopnosti. Vzhledem k tomu má příznivý vliv na proces anaerobní fermentace ve smyslu stabilizace jejího průběhu a zvýšení výtěžnosti bioplynu a methanu. Snižuje koncentraci nedisociovaných forem amoniaku a sulfidů a jejich toxické působení na anaerobní konsorcium a tím i zvyšuje kvalitu bioplynu. Přítomnost funkčních skupin na povrchu biocharu pozitivně působí zejména při zvýšení koncentrace nižších mastných kyselin produkovaných při přetížení anaerobní fermentace. Biochar je vhodným nosičem bakterií a podporuje mezidruhový přenos elektronů (DIET) mezi elektroaktivními bakteriemi, syntrofními acetogeny a methanogeny. Základní vlastnosti biocharu závisí na použitém materiálu a procesních podmínkách pyrolýzy. Zkoumání biocharů z různých materiálů a jejich vlivu na anaerobní fermentaci je náplní této práce.

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Jiří Wanner, DrSc.

Anotace

Evropská komise připravuje od roku 2024 novou směrnic o městských odpadních vodách, která by měla nahradit směrnici č. 91/271/EEC. Podle dosud publikovaných očekávaných změn bude v oblasti odstraňování nutrientů z odpadní vod kladen důraz na i) výrazné zvýšení účinnosti odstraňování celkového fosforu a ii) na efektivní opětovné získávání tohoto nutrientu ve formě využitelné pro hnojení zemědělských plodin. Náplní disertační práce bude proto optimalizovat podmínky pro zvýšené biologické odstraňování fosforu, zejména pak snížení kompetice mezi bakteriemi odstraňování fosforu a dusíku. Požadavky nové směrnice budou u většiny městských ČOV znamenat rovněž doplnění čistírenských technologií o procesy terciárního srážení fosforu. Součástí práce bude proto i optimalizace toho procesu, zejména z hlediska řízení dávky srážedla a separace vznikající sraženiny. V obou případech biologického i chemického odstraňování fosforu budou studovány postupu opětovného získávání fosforu ve formě optimálně využitelné hnojenými rostlinami.

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.

Anotace

V technologii vody se při rutinním biologickém hodnocení environmentálních vzorků (tj. vod, sedimentů, kalů, nárostů, biofilmů atp.) používají na různé úrovni a stupni složitosti mikroskopické metody a metody molekulární biologie. Na některé typy environmentálních vzorků se používají buď nesystematicky anebo mají svá omezení, což rozhodně nabízí prostor pro vědecko-výzkumnou a případně vývojovou činnost. Prvním cílem práce bude sumarizace kvalitativních, semikvantitativních a kvantitativních postupů a metod určených pro detekci cílových mikroorganismů různých trofických úrovní zastoupených v hodnocených environmentálních vzorcích; a následně pak zjištění kritických a problematických míst zhoršujících reprodukovatelnost a opakovatelnost použitých metod. K tomuto budou použity různé typy mikroskopie – světelná, fluorescenční (barvicí techniky, FISH, Live/Dead, vlastní pigmenty mikroorganismů), invertovaná, konfokální atp. Analýza dat přispěje k vytvoření určité metodologie vhodnosti/nevhodnosti daného postupu při jeho rutinním použití ve vědecko-výzkumných a běžných provozních laboratořích ČR. Jedním z cílů práce bude vytvoření databáze snímků a prostřednictvím vhodných nástrojů digitalizace příprava podkladů pro sestavení softwaru rozpoznávajícího objekty, struktury a se schopností kvantitativního vyhodnocení obrazu.

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.

Anotace

Zdravotní rizika spojená s kvalitou přírodních koupacích jsou v naprosté většině biogenního původu, ať už se jedná o infekční mikroorganismy, sinice, řasy a jejich produkty nebo o původce cerkáriové dermatitidy. Rizikovost koupacích vod v ČR je sice díky fungující legislativě systematicky mapována, situace však rozhodně není statická a na našem území se objevují nové organismy, jiné se některé oproti minulosti značně rozšiřují nebo se jim začne věnovat zvýšená pozornost (např. velký a z hlediska koupání rizikový bičíkovec Gonyostomum semen, některé taxony toxických sinic, původci cerkáriové dermatitidy a další). Prvním cílem práce bude na základě již existujících dat i vlastního monitorování zmapovat jejich výskyt a význam pro koupací vody ČR včetně typizace lokalit výskytu. Monitorování výše uvedených rizikových faktorů je založeno na standardizovaných metodách, které však nejsou v mnoha ohledech dokonalé, obsahují problematická místa, která zhoršují reprodukovatelnost metod. K jejich sledování je možné využít různé nové postupy (např. fluorescenční metody, qPCR, MALDI, družicové snímkování a další). Ověření těchto metod a případná příprava metodických dokumentů k jejich rutinnímu použití v provozních laboratořích ČR je druhým cílem práce.

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Jan Bartáček, Ph.D.

Anotace

V poslední době se v humánní i veterinární medicíně stále více uplatňuje koncept tzv. (waste)water-based epidemiology (WBE), kde se provádějí analýzy odpadních vod popř. dalších relevantních materiálů (sedimentů, trusu, povrchových vod) a získaná data se korelují s průběhem různých epidemií a pandemií. Tímto způsobem je možné zavádět systémy včasného varování před vznikem ohnisek nákazy, popř. odhadovat další průběh epidemií. Tento doktorský projekt je přímo navázaný na 5 letý projekt financovaný Národní agenturou pro zemědělský výzkum (NAZV) s názvem "Včasné odhalení zdrojů nákazy ptačí chřipky pomocí detekce virových částic v environmentálních vzorcích". Cílem projektu je najít způsob jak chovatele drůbeže včas varovat před propuknutím nových ohnisek nákazy a zamezit tak nutnosti preventivní likvidace celých chovů, což v posledních letech v rámci České republiky znamená výbíjení stovek tísíc kusů drůbeže ročně. Dílčí cíle projektu jsou (1) navržení metodiky sběru a analýzy vzorků vč. navržení vhodných návazných opatření v chovech při výskytu pozitivních vzorků, (2) identifikace mechanismů primární infekce se zaměřením na roli divoce žijících ptáků a (3) porozumění dynamiky sekundárního šíření nákazy v chovech drůbeže. Student se zapojí do intenzivního vzorkování v chovech drůbeže i ve volné přírodě, analýzy vzorků a předevcším do analýzy a interpretace dat. Vzhledem k novosti problematiky má projekt velký potenciál v proktické i vědecké rovině (na toto téma existuje naprosté minimum publikací).

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Dana Pokorná, CSc.

Anotace

Anaerobní rozklad biologicky rozložitelných organických materiálů je dnes už běžně používaným procesem pro zpracování kalů a odpadů za současné produkce elektrické a tepelné energie. Energetickou složkou produktu tohoto procesu, bioplynu, je methan. Nezanedbatelnou složku tvoří také CO₂, který dokáží svojí činností redukovat hydrogenotrofní methanogeny pomocí externě dodávaného vodíku na biomethan a zušlechtit tak bioplyn na kvalitu zemního plynu. Je to jedna z cest, jak nahradit fosilní palivo obnovitelným zdrojem energie za použití zeleného vodíku vyrobeného elektrolýzou vody. Dávkování vodíku může být provedeno cestou in-situ přímo do anaerobního fermentoru nebo ex-situ do externího bioreaktoru s adaptovanou kulturou hydrogenotrofních methanogenů. Obě metody mají své klady a zápory, jejichž vyhodnocení a realizace obou metod je náplní této práce.

Ústav udržitelnosti a produktové ekologie

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelnosti a produktové ekologie
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Michal Šyc, Ph.D.

Anotace

Komunální odpady jsou velmi heterogenní odpady s ohledem na složení a produkci. V poslední době se pak objevují i nové typy komunálních odpadů, jako jsou například textilní odpady. Environmentální dopady zpracování těchto odpadů nejsou detailně známé, a to jak z pohledu jednotlivých metod zpracování, tak z pohledu uvolňování znečišťujících látek do životního prostředí v celém hodnotovém řetězci. Práce bude zaměřená právě analýzu toků těchto odpadů, ověření jednotlivých indikátorů hodnoticích postupy pro jejich zpracování, určení dopadů na životní prostředí a návrh metod pro zlepšení stávajícího stavu.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelnosti a produktové ekologie
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Vladimír Kočí, Ph.D., MBA

Anotace

Práce bude zaměřená na hodnocení udržitelnosti bateriových systémů. V práci budou hodnoceny kritické mody používání bateriových systémů pro různé technologické aplikace. Metodou posuzování životního cyklu budou určeny environmentální dopady hodnotových řetězců bateriových systémů. Metodou Analýza materiálových toků budou určeny toky kritických surovin nutných pro bateriové systémy.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelnosti a produktové ekologie
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Michal Šyc, Ph.D.

Anotace

Kovonosné odpady jsou s ohledem na jejich hodnotu jedny z nejvýznamnějších. Vzhledem k rychlému vývoji, zejména v oblasti elektroniky, dochází ke změně surovinové základy a použití řady nových komodit (zejména z řady kritických surovin), které nebyly dříve předmětem zájmu. To je spojené i se vznikem nových typů odpadů s obsahem těchto komodit (např. bateriové systémy, FVE panely, superkapacitory, atd.). Práce bude zahrnovat analýzu těchto odpadů, zpracování materiálových toků těchto odpadů se zaměřením zejména na kritické suroviny v nich obsažené, návrh a vývoj metod pro získávání cenných složek z těchto odpadů, a to včetně analýzy dopadů na životní prostředí.

Ústav udržitelných paliv a zelené chemie

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Tomáš Hlinčík, Ph.D.

Anotace

Kvůli ubývání zásob fosilních paliv je nutno hledat nové zdroje energie a dosahovat vyšší účinnosti při konverzi tepelné energie na elektrickou energii. Jednou z cest, jak nahradit část zdrojů produkujících energii spalováním fosilních paliv, je výroba tepelné a elektrické energie v jaderných štěpných reaktorech IV. generace. Je navrženo několik typů těchto zařízení lišících se druhem a fyzikálními vlastnostmi primárního chladiva, neutronovými toky v aktivní zóně, maximálním tepelným (a elektrickým) výkonem, atd. Jeden z možných typů primárního chladiva pro reaktory IV. generace je plynné helium o vysoké teplotě (až 1000°C i více) a tlacích (až 16 MPa). Toto chladivo je využíváno ve vysokoteplotních plynem chlazených reaktorech (High Temperature Reactors - HTR) a rychlých plynem chlazených reaktorech (Gas Cooled Fast Reactors - GFR). S reaktory typu HTR se v budoucnu počítá jako s náhradou menších a středních zdrojů elektrické energie (cca do 600 MW tepelných) spalujících fosilní paliva. Hélium o vysoké teplotě lze navíc využít přímo v technologických procesech, např. k přímé výrobě vodíku, výrobě vodního plynu z uhlí, aj. Reaktory typu GFR by navíc měli sloužit pro výrobu jaderného paliva pro ostatní typy reaktorů. Na druhou stranu prostředí helia za vysokých teplot a tlaků za současného působení radioaktivního záření klade značné nároky na odolnost konstrukčních materiálů. Tyto materiály lze v zásadě rozdělit na kovové (zejména různé typy ocelí) a nekovové (nukleární grafit, který slouží jako moderátor jaderné reakce a kompozitní materiály). U všech materiálů, které by měly být použity jako konstrukční materiály heliem chlazených jaderných reaktorů, je třeba popsat jejich chování a změny vlastností během expozice v prostředí helia za vysokých teplot a tlaků. Z testů, kterým by měly být materiály podrobeny, lze jmenovat např. testování vzorků kovových materiálů a grafitu za vysokých teplot a konstantního napětí při i bez vlivu radiace (creep), testování kovových materiálů při dynamickém namáhání (fatigue), vliv nečistot obsažených v heliu na změnu vlastností materiálů, oxidace grafitu v heliu obsahujícím nečistoty, vliv radioaktivity na změnu rozměrů, struktury a fyzikálních vlastností grafitu při vysokých teplotách, aj.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. David Kubička, Ph.D., MBA

Anotace

Furanické látky jsou klíčové meziprodukty pro chemické zhodnocení cukerných polymerů (celulóza, hemicelulóza) lignocelulózové biomasy. Cílem dizertační práce bude návrh a studium nových typů katalyzátorů pro účinnou hydrogenaci 5-hydroxymethylfurfuralu na bis-hydroxyfuranické látky, které jsou potenciálními monomery pro nové typy udržitelných biopolymerů. Dizertační práce se proto bude zaměřovat na syntézu hydrogenačních katalyzátorů a optimalizaci jak nosiče, tak aktivní hydrogenační složky, charakterizaci aktivních center katalyzátorů, testování aktivity, selektivity a stability vyvíjených katalyzátorů a na nalezení a objasnění vztahů mezi syntézními a aktivitními parametry vyvinutých katalyzátorů.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Pavel Šimáček, Ph.D.

Anotace

Charakter zpracovávané suroviny klade na hydrogenační technologie stále vyšší nároky. Zhoršující se nebo fluktuující kvalita zpracovávané ropy, zpracování alternativních surovin či směsných surovin si vynucují vývoj výkonnějších a odolnějších katalytických systémů. Pro výběr vhodného katalytického systému, ověření zpracovatelnosti nové suroviny či správného nastavení reakčních podmínek, je z ekonomických důvodů nezbytné využití pilotního testování. Disertační práce je zaměřena na porovnání aktivity několika katalytických systémů na čtvrtprovozních jednotkách simulujících koprocesing výroby leteckého petroleje s podílem SAF (sustainable aviation fuel) s využitím katalytického hydrogenačního zpracování. Součástí disertační práce je rovněž ověření přenositelnosti dat do průmyslového měřítka pomocí matematického modelu. Vývoj a optimalizace tohoto nástroje se stane prostředkem pro predikci aktivity využívaných hydrogenačních katalyzátorů v provozním měřítku, včetně odhadu vybraných procesních parametrů, jakými jsou např. chemická spotřeba vodíku, teplotní zabarvení na katalytickém loži či postupná deaktivace katalytického systému. Důraz bude kladen rovněž na predikci výtěžkové struktury produktů a jejich vybraných kvalitativních parametrů.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Pavel Šimáček, Ph.D.

Anotace

Náplní práce bude návrh technologického řetězce pro chemickou recyklaci výmětu ze směsných odpadních plastů. Plastový výmět vzniká v třídírně odpadních plastů po oddělení PET, „tvrdých obalů“ a folií a hrubé separaci PVC. Výmět v současné době tvoří cca 50 % vstupujícího plastového odpadu a využívá se jako tuhé alternativní palivo. V rámci disertační práce budou pro chemickou recyklaci výmětu použity tři klíčové procesy: pyrolýza, hydrogenační zpracování a zpracování na etylenové jednotce. Plastový výmět bude nejprve podroben pyrolýznímu štěpení s cílem získat v maximálním výtěžku pyrolýzní olej (PO) s optimálním složením. PO bude následně hydrogenačně zpracován (hydrorafinace, hydrokrakování) a produkty tohoto zpracování budou sloužit jako surovina pro etylenovou jednotku (proces steam cracking), která je klíčovou technologií petrochemického průmyslu. Konečnými produkty celého zpracovatelského řetězce budou především etylen, propylen a aromáty (benzen, toluen, xyleny), které představují základní suroviny pro následnou výrobu polymerů, chemikálií a léčiv.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. David Kubička, Ph.D., MBA

Anotace

Metanol hraje významnou roli v současných snahách o dekarbonizaci chemického průmyslu, protože je klíčovým meziproduktem zhodnocení odpadního oxidu uhličitého. Cílem dizertační práce bude návrh a studium nových typů katalyzátorů pro účinnou přeměnu metanolu na uhlovodíky. Dizertační práce se proto bude zaměřovat na syntézu katalyzátorů a jejich modifikaci, charakterizaci aktivních center katalyzátorů, testování aktivity, selektivity a stability vyvíjených katalyzátorů a na nalezení a objasnění vztahů mezi syntézními a aktivitními parametry vyvinutých katalyzátorů.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. David Kubička, Ph.D., MBA

Anotace

Fenolické látky jsou klíčové meziprodukty pro chemické zhodnocení ligninu z lignocelulózové biomasy. Cílem dizertační práce bude návrh a studium nových typů katalyzátorů pro účinnou selektivní deoxygenaci substituovaných methoxyfenolů, které jsou surovinou s aplikačním potenciálem jak pro udržitelná letecká paliva (SAF), tak pro substituované cyklohexanony. Dizertační práce se proto bude zaměřovat na syntézu deoxygenačních katalyzátorů a optimalizaci jak nosiče, tak aktivní deoxygenační složky, charakterizaci aktivních center katalyzátorů, testování aktivity, selektivity a stability vyvíjených katalyzátorů a na nalezení a objasnění vztahů mezi syntézními a aktivitními parametry vyvinutých katalyzátorů.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. David Kubička, Ph.D., MBA

Anotace

Heterogenní katalyzátory mohou plně odemknout chemický potenciál biomasy, pokud se podaří optimalizovat jejich texturní a acidobazické vlastnosti pro potřeby konkrétních reakcí. Cílem dizertační práce bude návrh a studium hierarchických přístupů ke řízení texturních vlastností, optimalizaci chemického složení a z něj plynoucích acido-bazických vlastností připravovaných katalyzátorů. Dizertační práce se proto zaměří na přípravu SiO2 katalyzátorů modifikovaných dalšími oxidy (Al2O3, TiO2, ZrO2, apod.) různými metodami. Takto připravené nosiče s řízenou texturou a kyselostí (koncentrace center i jejich síla) budou dále modifikovány kovy (např. Ni, Co, Cu) a budou testovány ve vhodných modelových reakcích.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Tomáš Hlinčík, Ph.D.

Anotace

Pro jaderné i nejaderné energetické aplikace se uvažují okruhy s nadkritickým CO2 (sCO2), např. jako sekundární okruhy pokročilých jaderných reaktorů (iV. generace). V těchto okruzích je velmi důležitý obsah nežádoucích minoritních složek, které mohou mít zásadní vliv na fyzikálně-chemické vlastnosti sCO2 a mohou také snižovat odolnost používaných materiálů. Cílem dizertační práce bude identifikovat nečistoty v těchto energetických okruzích. Dále potom navrhnout a laboratorně otestovat metody odstranění těchto nečistot.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Pavel Šimáček, Ph.D.

Anotace

V návaznosti na současnou ekonomickou a geopolitickou situaci, kdy nemusí být vhodné zpracovávat pouze jeden druh ropy, ale spíše více směsí rop, je třeba věnovat pozornost vlivu suroviny na všechny rafinérské technologie. Jednou z klíčových rafinérských technologií je FCC. Cílem této práce je zmapování vlivu různých surovin na výtěžkovou strukturu, porovnání laboratorních a provozních dat a vyvinutí přepočtového algoritmu pro převod dat z laboratorní jednotky do provozního měřítka. Na laboratorní jednotce simulující technologii FCC bude provedena sada testů, jejichž výsledky budou porovnávány s výsledky zpracování různých surovin na průmyslové komerční jednotce FCC. Na základě tohoto porovnání bude připraven přepočtový model pro každý produkt ze sledované výtěžkové struktury (propylen, benzínová frakce, LCO atp.). Použity budou i simulační programy.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. David Kubička, Ph.D., MBA

Anotace

Oxid uhličitý je klíčem k dekarbonizaci chemického průmyslu a jeho chemické využití nabízí možnost jak jeho sekvestrace, tak uskladnění obnovitelné energie v chemických vazbách produktů. Cílem dizertační práce bude studium využití CO2 jako suroviny ve Fischer-Tropschově syntéze (FTS) s následným využitím získaných uhlovodíků jako suroviny pro výrobu olefinů, především ethylenu a propylenu. Dizertační práce se proto bude zaměřovat na přípravu FTS katalyzátorů, jejich charakterizaci, testování aktivity, selektivity a stability vyvíjených katalyzátorů, optimalizaci procesních podmínek, a na nalezení a objasnění vztahů mezi syntézními a aktivitními parametry vyvinutých katalyzátorů.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Tomáš Hlinčík, Ph.D.

Anotace

Práce je zaměřena na studium problematiky vlivu různého obsahu vodíku v zemním plynu na plynárenskou infrastrukturu. V současné době se uvažuje o cíleném přidávání vodíku do zemního plynu, ať už čistého vodíku nebo jako součást plynu produkovaného například katalytickou hydrogenací oxidu uhličitého. Problematika přidávání vodíku do zemního plynu zejména zahrnuje promíchávání přidávaného vodíku v plynovodním potrubí, vliv na spalné teplo zemního plynu a spalovací vlastnosti, vliv na měřicí a analytické systémy, těsnicí systémy, vliv při kompresi zemního plynu na kompresních stanicích, snížení dopravní kapacity, snížení methanového čísla a dále problematiku při skladování vodíku v podzemních zásobnících spolu se zemním plynem.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Pavel Šimáček, Ph.D.

Anotace

LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carriers) jsou organické látky schopné ve své molekule uchovávat chemicky vázaný vodík pro jeho pozdější využití. Principem záchytu a zpětného získávání vodíku jsou hydrogenační a dehydrogenační reakce, při kterých se mění obsah vodíku v molekulách LOHC. Tento koncept je alternativou k dlouhodobému skladování vodíku v tlakových nádobách nebo kryogenních nádržích. V úvodu disertační práce budou vytipovávány a porovnávány organické sloučeniny vhodné jako LOHC z hlediska jejich toxicity, bodu varu a teoretické kapacity vodíku. Následně budou posouzeny možnosti syntézy vybraných sloučenin s přihlédnutím k ekonomice procesu výroby. Součástí práce bude dále laboratorní příprava LOHC z odpadních materiálů. Pro tyto účely bude využit například pyrolýzní olej získaný tepelným zpracováním odpadních pneumatik. Kombinací hydrogenační rafinace v laboratorní průtočné katalytické jednotce a laboratorní rektifikace bude hledán vhodný destilační řez, který by bylo možné využít jako LOHC. V závěru práce bude testována dehydrogenace/hydrogenace získaných LOHC pro posouzení skutečné kapacity vodíku.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Pavel Šimáček, Ph.D.

Anotace

V současné době se vyrábí a používá celá řada kaučuků. Mezi nejpoužívanější patří SBR (styren-butadienový kaučuk), NR (přírodní kaučuk), BR (butadienový kaučuk) a EPDM (etylen-propylen-dienový kaučuk). Nedílnou a významnou složkou všech vulkanizovaných kaučuků je změkčovadlo (plnící olej), přidávané do kaučukových směsí v množství 2 - 20 % hm. Jako změkčovadlo do SBR používaného na výrobu pneumatik se dnes používá především TDAE (Treated Distillate Aromatic Extract), což je rafinovaný aromatický extrakt získaný rozpouštědlovou rafinací vakuových destilátů z ropy při výrobě minerálních olejů. Vzhledem k tomu, že technologie rozpouštědlové rafinace vakuových destilátů je v rafinériích postupně nahrazována procesy hydrogenační rafinace, vzniká nedostatek vysoce aromatických frakcí vhodných k výrobě změkčovadel do SBR. Výroba změkčovadel z odpadních pneumatik je proto jeví jako vhodný způsob jejich recyklace. Cílem práce bude návrh technologického řetězce pro výrobu změkčovadel do různých typů kaučuků z odpadních pneumatik. V rámci práce bude testována pyrolýza odpadních pneumatik v režimu maximálního výtěžku frakce pyrolýzního oleje vroucí nad 360 °C a následná hydrogenační rafinace prováděná s cílem odstranění karcinogenních polyaromatických sloučenin a maximálního zachování ostatních aromatických struktur. Pro tyto účely budou testovány různé typy hydrorafinačních katalyzátorů a různé reakční podmínky hydrorafinace (teplota, tlak, prostorová rychlost). Získané produkty budou analyticky hodnoceny jako změkčovadla se specifickými požadavky na jejich vlastnosti (obsah PAU, obsah aromátů, viskozita, bod vzplanutí, anilinový bod apod.). Z produktů, které budou vyhovovat svými parametry jako změkčovadla, budou připraveny různé kaučukové směsi a pryže, které budou následně analyticky hodnoceny.

Garantující pracoviště:	Ústav udržitelných paliv a zelené chemie
Studijní program/specializace:	Energie a paliva ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Tomáš Hlinčík, Ph.D.

Anotace

V posledních letech je stále aktuální téma využití oxidu uhličitého v technologiích označovaných jako CCU (Carbon Capture and Utilization). Jednou z těchto technologií je využití oxidu uhličitého při reformování zemního plynu (methanu) při výrobě syntézního plynu, který je běžnou surovinou v rafinériích při zpracování ropy. Využití oxidu uhličitého při tomto procesu by umožnilo jeho využití a prodloužení jeho uhlíkové stopy. Cílem práce bude stanovit vhodné podmínky procesu (teplota, tlak), katalyzátory a kinetické podmínky. Pro možné průmyslové využití bude také vypracována energetická bilance procesu.