Nový výzkum v centru AdMaS odhaluje perspektivy energetického a materiálového využití celulózového kalu

Nový výzkum v centru AdMaS odhaluje perspektivy energetického a materiálového využití celulózového kalu

Výzkumné centrum AdMaS se aktuálně zaměřuje na technická a legislativní řešení možností využití celulózových kalů (CK) prostřednictvím pyrolýzy, která umožňuje získání biouhlu jako pevného zbytku, dále pyrolýzního oleje a plynu. Současně se výzkum zabývá hledáním cest, jak efektivně implementovat pevný uhlíkatý produkt z CK do zemědělství či modrozelené infrastruktury měst. Tento výzkumný směr otevírá nové možnosti v oblasti energetiky a výroby uhlíkatých materiálů, přinášející širší perspektivu pro využití pyrolýzních produktů.

Důraz výzkumu je obecně kladen na materiálovou transformaci odpadu s cílem připravit ho k dalšímu využití v souladu s principy cirkulární ekonomiky. První směr výzkumu se zaměřuje na získávání celulózových vláken z CK a následný dopad na čistící procesy a hospodaření s kalovými produkty. Druhý směr výzkumu se zabývá technologiemi pyrolýzy pro termické zpracování a využití CK, což může přispět k efektivnějšímu nakládání s biologicky rozložitelnými odpady.

Státní politika životního prostředí České republiky navázaná na evropskou legislativu bude mít dopad na vlastníky a na provozovatele ČOV, kteří se budou připravovat na zvýšení účinnosti čištění OV, ale zejména pak k využití odpadů jako zdrojů. V rámci materiálové transformace odpadu do

podoby produktu bude potřeba přeprojektovat a rekonstruovat nejen primární stupeň čištění na ČOV ale také bude potřeba i modifikovat navazující sekundární biologický stupeň čištění OV a v neposlední řadě pak kalové hospodářství.

 

Jak vnímá zapojení do těchto výzkumných aktivit studentka doktorského programu si můžete přečíst zde: www.zvut.cz

Exkurze studentů EKO gymnázia Brno

V úterý 21.11. přišli na exkurzi do Centra AdMaS studenti brněnského EKO gymnázia. Během dopoledne se měli možnost podívat do laboratoří ústavu THD, kde si mohli pomocí experimentů ověřit pevnost betonu, reakce materiálu na oheň nebo se podívat na snímky materiálů z elektronového mikroskopu. Osahali si také různorodé materiály, které se dnes používají při realizaci staveb.

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zástupci ústavu VHO je dále provedli vodařskou laboratoří s ukázkami problematických kanalizací a pyrolyzní jednotkou, ve které se zpracovává čistírenský kal a další odpadní látky z ČOV na biochar. Praktické využití biocharu pak studenti viděli na instalaci zelených parkovacích stáních a inovativních substrátech použitých při výsevu trávníku na volné ploše P3. 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V areálu centra se dále studenti podívali na venkovní instalace, kde se testují zelené střechy a fasády, a nástěné solární panely, do výrobních prostor start-upu Plastic Guys, kde se zpracovává odpadní plast na praktické věci do interiérů, nebo do laboratoře robotizace a 3D tisku.

 

3. workshop projektu Visegrad+ „Circular waste water management“

„Cirkulární hospodaření s odpadními vodami v kontextu 4 zemí: koncepce, přístupy a technologie“
3. workshop Brno, Velké Bílovice a Lednice, Česká republika

 

 

Řešení mezinárodního projektu reg. č. 22220131 s finanční podporou Visegrad+ Grant Visegradského grantového finančního mechanismu se opět posunulo v čase a ve dnech 3. – 7. října 2023 se uskutečnilo již třetí setkání řešitelů projektu. Setkání tentokrát proběhlo v České republice, hlavní část programu a prezentace jednotlivých témat proběhla ve Velkých Bílovicích, v Brně byla zajištěna prohlídka aktivit a laboratorního zázemí regionálního centra AdMaS.

Opět byla prezentována a diskutována témata, kterými se řešitelský tým zabývá. V zásadě bylo téma Cirkulárního hospodaření s odpadními vodami z různých zdrojů (nejen tedy odpadní voda z čistíren odpadních vod, ale také srážkové vody a další znečištěné vody z urbanizovaného území), konfrontováno i s krizovým řízením a vztahem k adaptačním opatřením souvisejícím se změnou klimatu. Během celého jednání se diskutovalo o dopadech a řešeních v jednotlivých zemích V4. Témata vhodně doplnila první dva workshopy.

Kompletní prezentace a další materiály i z prvního a druhého workshopu jsou k dispozici na webové stránce https://www.circularwastewater.eu/

V rámci diskuzí vyplynula potřeba přípravy společného mezinárodního projektu, který by zhodnotil technická řešení pro adaptační opatření na změnu klimatu v urbanizovaných územích a zpracoval technicko-ekonomicko-sociální vyhodnocení dopadů implementace nové Směrnice o čištění komunálních odpadních vod (např. ve smyslu energeticky soběstačných čistíren odpadních vod a řešení odstraňování organických mikropoluntů, mikroplastů a dalších látek z odpadních vod).

Na projektu spolupracují zástupci univerzit 4 zemí východního partnerství, tj. Česko, Maďarsko, Polsko a Slovensko a univerzita z Bosny a Hercegoviny, která zastupuje zemi západního Balkánu.

Projekt je spolufinancován vládami Česka, Maďarska, Polska a Slovenska z Visegradského grantu č.  22220131 „Cirkulární hospodaření s odpadními vodami v kontextu 4 zemí: koncepce, přístupy a technologie “ z mezinárodního Visegrádského fondu. Posláním fondu je prosazovat myšlenky udržitelné regionální spolupráce ve střední Evropě.

 

 

 

Exkurze studentů v rámci předmětu Vodohospodářské stavby

Studenti druhého ročníku FAST zavítali v rámci předmětu Vodohospodářské stavby do Centra AdMaS. Inženýr Novotný zde studenty provedl po venkovních instalacích a vodařských laboratořích. Studenti se mohli seznámit s možnostmi nakládání s odpadní vodou a čistírenskými kaly a dále jak hospodařit s dešťovou vodou v rámci modrozelené infrastruktury. Kromě zelených střech a fasád, jim byla představena také jedna ze tří pyrolyzních jednotek, ve které se čistírenský kal a jiné odpadní látky přetváří na biochar. Praktické využití biocharu pak studenti viděli na instalaci zelených parkovacích stáních a inovativních substrátech použitých při výsevu trávníku na volné ploše P3. V laboratořích se pak mohli podívat na projekt získávání tepla z šedých vod nebo přípravu projektu srovnání odstraňování léčiv z odpadní vody pomocí biocharu a aktivního uhlí. Studenty zajímalo především hospodaření s dešťovou vodou na zelených střechách a jejich údržba v průběhu roku. Právě toto téma je v současnosti v České republice velice aktuální.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pokračování spolupráce s Univerzitou Banja Luka

Výzkumní pracovníci Centra AdMaS Fakulty stavební Vysokého učení technického v Brně vedení prof. Petrem Hlavínkem, získali počátkem roku 2023 další roční projekt financovaný Ministerstvem zahraničí České republiky s názvem „Inovativní využití biocharu do substrátů a podkladních vrstev zelených parkovišť“ z programu Posilování kapacit veřejných vysokých škol v rozvojových zemích.

Hlavním cílem projektu je posílení a prohloubení znalostí aktuálních poznatků ve vědě a výzkumu ve smyslu přenosu zkušeností z České republiky (Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Centrum AdMaS) do Bosny a Hercegoviny (Univerzita Banja Luka, Fakulta Agronomická) a to v oblasti využívání pevného uhlíkatého produktu – biocharu, vyrobeného z odpadních organických materiálů prostřednictvím technologie pyrolýzy/torefakce pro jeho následné využití v rámci modrozelené infrastruktury urbanizovaných území v souladu s principy cirkulární ekonomiky – konkrétně pro implementaci biocharu do substrátů a pokladních vrstev zelených parkovišť.

Dopad projektových aktivit předpokládá zejména:

  • příprava struktury kurikula Ph.D. programu s Univerzitou Banja Luka,
  • doplnění vzdělání vysokoškolských studentů a pedagogů z oblasti cirkulární ekonomiky a jejich konkrétních příkladů,
  • zvýšení kvalifikace pedagogických a vědecko-výzkumných pracovníků a studentů v oblasti modro-zelené infrastruktury, konkrétně zelených parkovišť, jejich inovativních substrátů a podkladních vrstev zahrnujících biochar,
  • zvýšení intenzivní spolupráce ve výzkumu – implementace biocharu do substrátů a podkladních vrstev zelených parkovišť za účelem zvýšení vodní retence, snížení povrchového odtoku a vytvoření lepších mikroklimatických podmínek v zastavěném území,
  • pokračování ve vyhodnocení zjištěných poznatků z testování již dříve osazených zelených střech, řešených v rámci předchozího projektu „Využití biocharu jako materiálově transformovaných odpadů pro extenzivní zelené střechy“,
  • společná publikační činnost v oblasti modrozelené infrastruktury.

 

Ve dnech 28. – 31. 5. 2023 se uskutečnila první pracovní cesta řešitelského týmu na Univerzitu Banja Luka, Bosna a Hercegovina. V rámci řešení mezinárodního projektu byly vybudovány 3 experimentální zelené parkoviště, kdy součástí konstrukční vrstvy jsou plastové rošty vyrobené z odpadu (recyklovaného plastu) a biochar (vyrobený z organického odpadu). Byl osazen monitoring (čidla v tělese parkoviště, osazení wifi kamery). Dále proběhly schůzky a dílčí jednání s vedením Institutu a Univerzity s cílem zahájení prací na memorandu mezi VUT v Brně a Univerzitou v Banja Luce. Proběhlo odborné školení v oblasti cirkulární ekonomiky a modrozelené infrastruktury pro hospodaření s vodou a implementaci biocharu. Zároveň byla představena Fakulta stavební VUT v Brně a prezentovány možnosti další spolupráce.

Aktuálně řešený projekt navazuje na již zahájenou spolupráci obou vzdělávacích a výzkumných institucí. Vybudované zelené parkoviště na Univerzitě v Banja Luce představuje jeden z prvků modrozelené infrastruktury měst a obcí – jeho účinnost bude dlouhodobě sledována.

„Kufr“ tří zelených parkovacích stání před instalací; navezené rošty z recyklovaných plastů

Dokončená tři zelená parkovací stání před zatravněním včetně instalovaného monitorovacího systému a značení

Momentka z budování a instalace monitorovacího systému

 

Odběr vzorků z experimentálních modulů zelených střech vybudovaných v roce 2022

 

 

FAST Factor 2023

Ve dnech 26. – 28. června proběhl v prostorách Centra AdMaS druhý ročník FAST Factoru. Během tří dnů se akce zúčastnilo přes 300 studentů z devíti škol z Moravy a Slezska.

Cílem akce bylo zábavnou formou seznámit studenty středních škol a gymnázií s některými předměty studijních oborů fakulty stavební.

Na dvanácti stanovištích si skupinky studentů mohly vyzkoušet například experimentální ověřování stavebních konstrukcí, vyhledávání tajenky družicovou metodou, jak pracovat s vodou nebo se seznámit se stavebními materiály.

 

Vedle již tradičních a loňským ročníkem prověřených stanovišť Ústavu stavebního zkušebnictví, Ústavu geodézie a Ústavu stavební ekonomiky a řízení, se letos některé aktivity obměnily a některé ústavy se zúčastnily vůbec poprvé. Ústav technologie stavebních hmot a dílců letos připravil dvě stanoviště zaměřené na poznávání tradičních i netradičních stavebních materiálů. Ústavy vodního hospodářství a vodních staveb společně připravily dvě stanoviště, kde se studenti seznámili s tím, jak se dá pracovat s vodou a s její hodnotou. Jak náročné je postavit stabilní konstrukci z různorodých materiálů si vyzkoušeli studenti na stanovišti Ústavu pozemního stavitelství. Ústav železničních konstrukcí a staveb připravil překážkovou dráhu pro handicapované, kde si studenti vyzkoušeli jaké to je, chodit o slepecké holi nebo se pohybovat na invalidním vozíku. Model lávky, který v areálu Centra AdMaS postavil Ústav betonových a zděných konstrukcí, použili v rámci svého stanoviště k pokusům s průhybem. Stanoviště si letos připravil i Ústav společenských věd, kde lektoři potrápili studenty stavařskou terminologií hned v několika světových jazycích. Jazyk použili studenti i na stanovišti Ústavu chemie, kdy měli za úkol porovnat sladkost jednotlivých roztoků.

Projekt řešený v Centru AdMaS úspěšně prošel auditem Ministerstva Financí ČR

PROJEKT ŘEŠENÝ V CENTRU ADMAS V RÁMCI FINANČNÍCH MECHANISMŮ EHP A NORSKA 2014 – 2021 S NÁZVEM „CURRICULUM FOR THE CZECH-NORWEGIAN DOCTORAL PROGRAM IN THE FIELD OF WATER MANAGEMENT AND WATER ENGINEERING“ ÚSPĚŠNĚ PROŠEL AUDITEM MINISTERSTVA FINANCÍ ČR

 

V období od 1. 7. 2021 – 30. 6. 2022 probíhalo řešení bilaterálního projektu v oblasti vzdělávání, jehož cílem bylo zpracování kurikula Česko – Norského doktorského programu v oblasti vodního hospodářství a vodního inženýrství.

Partnerem byla významná norská vzdělávací instituce NTNU – Norwegian University of Science and Technology z Trondheimu. Výstupem je tedy zpracované kurikulum, tj. dokument který detailně popisuje podmínky realizace tzv. double degree doktorského programu z pohledu podmínek české i norské strany, řeší návrh soulad propojení doktorských programů a tvoří podklad pro jeho budoucí akreditaci v obou vzdělávacích institucích, NTNU Trondheim a VUT v Brně.

V současné době probíhá příprava memoranda mezi oběma univerzitami, které umožní akreditaci zpracovaného programu a umožní přijetí prvních studentů.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Výše uvedený projekt úspěšně prošel finančním auditem Ministerstva Financí ČR z pohledu uznatelnosti čerpaných nákladů. Centrum AdMaS, resp. VUT v Brně tak prokázalo bezproblémové čerpání veřejných financí, vysokou úroveň dosažených výsledků a vysokou úroveň organizačního a technického zajištění řešení mezinárodních projektů.

Projekt REVOZIM pro řešení recyklace vody a odpadů

V Centru AdMaS při Fakultě stavební Vysokého učení technického v Brně (VUT) bylo vloni ukončeno řešení projektu REVOZIM – Recyklace vody a odpadů v rámci zelené infrastruktury měst. Projekt by měl pomoci s technickým řešením a strategiemi v oblasti nakládání s vodami a odpady s obsahem organiky. Tato oblast je pro menší města a obce do 10 tisíc obyvatel více náročná než v případě velkých měst, neboť mají omezené lidské a finanční zdroje pro tvorbu vlastních koncepcí. Otvírá se tak prostor pro zapojení výzkumných institucí.

 

Čistírenský kal produkovaný čistírnami odpadních vod (ČOV) představuje jeden z jejich nezbytných odpadních toků. V návaznosti na podmínky dané novou odpadovou legislativou je zřejmé, že některé ze stávajících způsobů využití a odstranění ČK nebudou dále možné a stále se hledají a ověřují technologie jeho efektivního zpracování – optimálně formou jeho materiálového využití ve smyslu jeho užitečných vlastností, tj. obsahu živin a organických látek, ale eventuálně též z pohledu jeho energetického potenciálu.

Jedním z potenciálních řešení je termické zpracování čistírenského kalu do podoby pevného uhlíkatého zbytku/produktu určeného k dalšímu využití – biocharu/biouhlu. Získaný produkt potom vhodně kombinuje zachování původních užitečných vlastností a přidává nové – stabilní uhlík zvětšený měrný/specifický povrch.

V Centru AdMaS byla zpracována ověřená technologie výroby pevného uhlíkatého produktu, tj. biocharu/biouhlu procesem mikrovlnné torrefakce, tedy slabé mikrovlnné pyrolýzy, s ohledem na jeho materiálovou transformaci.

 

Ve spolupráci výzkumných týmů VUT v Brně a ČVUT v Praze byly vypracovány dva užitné vzory: Substrát pro zelené střechy a Substrát pro zakládání rozchodníkových koberců. Technická řešení obou užitných vzorků jsou založena na využití recyklovaného kameniva a biouhlu, tj. pyrolyzovaného stabilizovaného čistírenského kalu. Specifickým recyklovaným materiálem obou typů substrátů je biouhel. Ten může být vyrobený různými cestami z různých organických odpadů.V biouhlu jsou organické látky stabilizovány a při jejich přidání do půdy nebo substrátu je jejich rozklad výrazně pomalejší než v případě organické hmoty, která nebyla stabilizována.

 

Celý článek si můžete přečíst v časopise Energie21 číslo 02/2023.

Řešený dílčí projekt REVOZIM – „Recyklace vody a odpadů v rámci zelené infrastruktury měst“ si vzal za cíl   řešit potřebu menších měst do 10 tis. obyvatel a obcí komplexně řešit hospodaření s vodou a odpady a zlepšovat kvalitu života v souladu s principy Smart City a s principy oběhového hospodářství.

 

Tomáš Chorazy, Michal Novotný, Tomáš Macsek, Petr Hlavínek, Jakub Raček, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, centrum AdMaS, e-mail: chorazy.t@fce.vutbr.cz