Výzkum znečištění ovzduší za použití speciálních metod monitoringu, vyhodnocení a verifikace výsledků a návrh a ověření nových termicko-chemických postupů při zpracování organických odpadů a biomateriálů za účelem výroby nových materiálů s vyšší přidanou hodnotou

SP2022/112

Zkoumané území ostravsko-karvinské aglomerace se nachází v severovýchodní části České republiky, v Moravskoslezském kraji. Region je spolu s přilehlým přeshraničním polským regionem Slezsko historicky spojen s kumulací těžby černého uhlí a těžkého průmyslu, konkrétně energetiky, koksoven a železáren. Strategický průmyslový rozvoj regionu v 50. letech 20. století zahájil intenzivní populační růst spojený se značnými emisemi z domácností. Tento efekt přetrvává až do současnosti, protože uhlí je stále nejrozšířenějším palivem v polské příhraniční oblasti. Region je tak jedním z nejvíce znečištěných v Evropě. Předmětem výzkumu bude měření a monitoring kvality ovzduší. Výzkum bude zaměřen na suspendované částice PM10. Tento projekt se bude zabývat analýzou emisí PM z lokálních topenišť. Odběr vzorků emisí bude proveden ve spolupráci s Výzkumným energetickým centrem VŠB-TUO a vzorky budou následně ozářeny v reaktoru v Institutu Jaderné Fyziky v Kazachstánu a vyhodnoceny ve Frankově Laboratoři Neutronové Fyziky v ruské Dubně. Výsledky budou porovnány s výsledky paralelně probíhajícího experimentu měření imisí PM na věži v Horní Suché v Moravskoslezském kraji. Na základě těchto měření bude možné určit podíl lokálních topenišť na znečištění ovzduší v zájmové oblasti. Cca 120 vzorků filtrů po odběru na speciálním monitorovacím zařízení v závislosti na směru větru umístěném na bývalé těžní věži František v Horní Suché bude převezeno do SÚJV v Dubně (RF), zkontrolováno, připraveno k ozáření a dopraveno do Ústavu jaderné fyziky (INP) v Almaty v Kazachstánu. Na vertikálním vodou chlazeném kanálu budou připravené vzorky ozařovány radionuklidy se střední a dlouhou životností. Poté budou analyzovány na detektoru pomocí zařízení SÚJV (sample changer …). Zjištěná spektra budou poté zpracována statistickou analýzou. Další monitoring imisí bude zaměřen na přízemní vrstvu atmosféry cca do 1000 m. Monitoring bude prováděn pomocí bezpilotní vzducholodě. Jedná se o prototypové zařízení. Během jednotlivých letů, je prováděno také hodnocení účinnosti odběru znečišťujících látek s ohledem na konstrukční řešení bezpilotního prostředku. Na základě zkušeností jsou pak prováděny úpravy. Prostřednictvím tohoto zařízení budou vyhodnocovány vertikální profily koncentrací znečišťujících látek v přízemní vrstvě atmosféry. Dále bude zjišťován původ suspendovaných částic. Bude prováděna analýza složení jemného polétavého prachu zachyceného odběrovým zařízením bezpilotní vzducholodi. Na základě zjištění o původu suspendovaných částic je možné přistoupit ke konkrétním opatřením u identifikovaných zdrojů a tím zefektivnit opatření vedoucí ke zlepšení kvality ovzduší. Výsledky monitoringu budou rovněž použity k verifikaci modelování šíření polutantů v atmosféře. Tato verifikace by měla vést k naplnění snahy řízení znečištění ovzduší založené na důkazech pomocí superpočítačů a matematických modelů. Tato část výzkumu bude zaměřena na další rozvoj schopností a přesnosti imisních modelů a jejich vyhodnocování. Další významnou částí výzkumného projektu bude návrh a ověření nových termicko-chemických postupů při zpracování organických odpadů a biomateriálů za účelem výroby nových materiálů s vyšší přidanou hodnotou. Dílčí práce budou směřovat do oblasti zpracování organických materiálů, které jsou v současné době v režimu odpadů. Dále se bude jednat o zpracování biomateriálů, které jsou potenciálně schopny nahradit v současné době hojně využívané fosilní neobnovitelné zdroje. Nové postupy zpracování umožňuje technické zázemí laboratoří katedry, kdy jsou k dispozici pracovníky vyvinutá a dále rozvíjená termická zařízení pro zpracování těchto materiálů na základě principů hydrotermální konverze, klasické a rychlé (mžikové) pyrolýzy, nově dále mikrovlnného ohřevu a kombinace uvedených metod s příspěvkem nových interkalačních postupů. Prioritními oblastmi bude i nadále příprava a ověření vyrobených materiálů s vyšší přidanou hodnotou pro aplikaci v zemědělství, uchování energie a elektromobility a materiálů pro odstraňování nebezpečných polutantů v životním prostředí. V části zaměřené na zpracování odpadů budou dále zkoumány možné recyklační postupy pro Li Ion baterie. Cílem je návrh postupů recyklace baterií nového typu. Po shromáždění vzorkové základny budou ověřovány techniky založené na chemickém a termickém postupu. Toto bude uskutečňováno v souladu se znalostmi spojenými s výrobou uvedených typů baterií. Organické materiály přítomné v bateriích budou po izolaci testovány a případně upravovány s cílem opětovného využití v oblasti uchování energie.

2022

2022

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

null