Výzkumná skupina Průmyslová chemie se zaměřuje na chemické procesy transformace hmoty (chemických látek, polymerů, ale i biomasy) na látky s vyšší chemickou či energetickou hodnotou. Skupina se věnuje technologii chemické recyklace odpadních plastů a inovativním metodám zpracování odpadních surovin (biomasa, CO₂) pro další průmyslové využití.

Činnosti výzkumné skupiny lze rozdělit od čtyř sekcí:

1. Termochemické zpracování odpadní biomasy: Tato sekce se zaměřuje na výrobu biouhlu (ang. biocharu) prostřednictvím pyrolýzy, produkci „black pelet“ procesem torrefikace, a tvorbu porézních sorbentů karbonizací. Biomasa je zpracovávána jak vsádkově v laboratorním měřítku, tak i na kontinuální poloprovozní jednotce s kapacitou až 5 kg/h. Ve spolupráci s dalšími výzkumnými skupinami IET provádíme charakterizaci těchto produktů dle doporučení International Biochar Initiative (IBI). Součástí našeho výzkumu je rovněž analýza vznikajících plynů a kapalin, včetně zpracování hmotnostní a energetické bilance.
2. Chemická recyklace odpadních plastů: Tato sekce se zaměřuje na zpracování odpadních polymerních materiálů a jejich směsí s cílem regenerace monomerů nebo chemicky příbuzných látek vhodných pro opětovnou výrobu polymerů. Pro plastový odpad, který nelze zpracovat jednokrokovou pyrolýzou, využíváme pokročilé metody, jako je katalytická pyrolýza, katalytické krakování a reformování s CO₂. Tyto procesy umožňují transformaci odpadních plastů na syntézní plyn (H₂ a CO) s širokým průmyslovým využitím.Součástí této sekce je také detailní analýza směsí odpadních plastů, identifikace jednotlivých polymerů a detekce nežádoucích nečistot, které komplikují proces chemické recyklace. V neposlední řadě skupina vyvíjí a testuje rafinační a purifikační metody pro čištění jak pyrolýzního oleje, tak i syntézního plynu ze zplyňování tak, aby splňoval kvalitativní požadavky petrochemického a chemického průmyslu.

3. Procesní inženýrství: Tato sekce se věnuje širokému spektru aktivit v oblasti procesního inženýrství, zahrnujících návrh, optimalizaci a testování technologií pro chemické procesy. Pokrývá kompletní oblast procesního inženýrství – od laboratorního a poloprovozního ověřování procesů až po návrh technologických řešení pro průmyslové využití. Skupina se specializuje také na průmyslovou extrakci, která zahrnuje stanovení fázových rovnováh, bilančními a návrhovými výpočty extrakčních kolon a experimenty na kontinuální protiproudé extrakční koloně. Skupina se rovněž věnuje procesům, jako adsorpce či rektifikace.
4. Analytický servis: K výzkumné skupině patří Laboratoř analýzy odpadů a paliv, která poskytuje široký analytický servis v oblasti analýzy tradičních materiálů (biomasa, plastový a komunální odpad) i tuhých alternativních paliv (TAP). Laboratoř se specializuje na rozbory tuhých a kapalných produktů z termochemických procesů a dalších výstupů souvisejících s výzkumnými aktivitami ostatních skupin na IET.

Výzkumná skupina je dále zaměřena na základní a aplikovaný výzkum výroby bioplynu z biomasy včetně bioodpadů a na výzkum navazujících procesů, jako je čištění bioplynu aj. Modelovány a hodnoceny jsou procesy anaerobní přeměny biomasy na energeticky využitelný bioplyn a materiálově – energeticky využitelný digestát. Poskytujeme základní analytický servis pro bioplynové stanice a hodnotíme bioplynové technologie. Testujeme produkci methanu z netradičních substrátů. Zkoumán je rovněž proces aerobní degradace biomasy – kompostování. Vyvíjeny jsou nové bioreaktory zejména menších kapacit. 

Výzkumné činnosti

• Termické zpracování odpadních materiálů za účelem likvidace, recyklace, ale i tvorby produktů s vyšším potenciálem – vodík, sorbenty, či jiné chemické substance.
• Výroba sorbentů z odpadních uhlíkatých materiálů pro aplikace adsorpce polutantů ze vzduchu a vody.
• Termické zpracování materiálů za přítomnosti katalyzátoru (katalytická pyrolýza).
• Hodnocení termochemických vlastností tuhých spalitelných odpadů.
• Tvorba vhodných vsázek odpadních produktů do spalovacích pecí na odpad.
• Optimalizace procesu energetického využití odpadů v poloprovozním a provozním měřítku.
• Zvýšení efektivity anaerobní produkce metanu při mokrém i suchém způsobu.
• Aplikace procesu na dosud méně využívané suroviny / bioodpady.
• Vývoj nových konstrukcí bioreaktorů, zejména mobilních jednotek.

Základní vybavení

• Poloprovozní kontinuální pyrolýzní jednotka pro termochemické zpracování biomasy (se zpracovatelskou kapacitou až 5 kg/h). Jednotka obsahuje i kondenzátor par a pračku plynů. Surovinu lze dávkovat v podobě pelet i kusového sypkého materiálu.
• Modulární malé reaktory pro termochemické zpracování pevných i kapalných odpadů. Reaktory je možné doplnit o katalytická lože a provádět tak katalytické krakování a suché reformování uhlovodíků. Reaktory jsou jak z borosilikátového, tak i křemenného skla a dovolují studovat reakce až do 1100 °C.
• Laboratoř je vybavena několika plynovými chromatografy pro analýzu plynných a kapalných látek a produktů termochemických procesů (detektory FID, TCD, ECD a FPD).
• Součástí výzkumné skupiny je i Laboratoř analýzy odpadů a paliv, která disponuje širokou škálou prostorů: Termogravimetrický analyzátor, Simultánní termický analyzátor, Elementární analyzátor CHSN, Poloautomatický kalorimetr, Přístroj na stanovení celkového organického uhlíku, KF titrátor, Iontová chromatografie.
• Poloprovozní kolona na testování destilační a stripovacích pater či sypaných a strukturovaných výplní pro ověřování hydrodynamického chování (průměr kolony 0,3 m). Součástí je i 3D tiskárna pro tisk modelových plastových pater.
• Poloprovozní kontinuální extrakční kolona s oscilujícími sítovými patry (výška kolony 3 m) pro studium průmyslové extrakce a určení počtu rovnovážných stupňů a výšky rovnovážného stupně. Součástí je i vsádková vakuová rektifikační náplňová kolona pro regeneraci rozpouštědel.
• Respirometrický systém.
• WTW OXITOP AN6 (6 x láhev 1 dm³).
• Bubínkový bioreaktor Terrafors IS (15 dm³).
• 10 x anaerobní bioreaktor CSTR 60 dm³.
• Horizontální bioreaktor 500 dm³.
• Poloprovozní anaerobní bioreaktor.
• CSTR 650 dm³.
• Bioreaktory pro suchou digesci (10 – 30 dm³).
• Inkubátorový fermentační systém RITTER BATCH 18x.
• Bubnové laboratorní plynoměry.
• Infračervený a elektrochemický analyzátor bioplynu (CH₄, CO₂, O₂, H₂, H₂S, bilance).
• Analyzátor vlhkosti s halogenovým nebo infračerveným zářičem.
• Elementární analyzátor (C, H, N, O, S).
• Sestava pro měření CHSK Cr , pH, vodivosti, ORP, O₂.
• Inkubátory, sušárny, autoklávy, plynojemy.
• Drtiče, mlýny, homogenizátory.

Poskytované služby

• Konzultační služby v rámci termochemických procesů a chemických technologií.Analytické přístroje laboratoře umožňují:
  • Stanovení tepelně-technických parametrů nezbytných pro hodnocení palivového a energetického potenciálu různých materiálů.
  • Určení chemického složení nejen paliv a odpadních materiálů, ale i produktů spojených se zkoumanými procesy v chemickém a petrochemickém průmyslu (procesní a pyrolýzní plyny, syntézní plyn, organické kapaliny a dehty).
  • Komplexní charakterizace uhlíkatých materiálů z procesů pyrolýzy a zplyňování včetně posouzení jejich ekotoxicity (ve spolupráci s výzkumnou skupinou Úprava a analýza vod).
• Hmotnostní a energetické bilance procesů v průmyslu. Optimalizace procesů v průmyslové praxi.
• Analytické rozbory biomasy, bioodpadů.
• Analytický rozbor bioplynů, digestátů.
• Předúprava surovin (rozdružení, hydrolýza, acidifikace, …).
• Fyzikální modelování anaerobní (ko)digesce.
• Úprava procesních podmínek (zatížení, doby zdržení, míchání, …).
• Hodnocení vlivu aditiv (stopové prvky, pufry, enzymy, mikroorganismy, …).

Členové výzkumné skupiny

Ing. Pavel Leštinský, Ph.D.
Dr.- Ing. Amer Inayat
Ing. Barbora Grycová, Ph.D.
Ing. Kateřina Klemencová, Ph.D.
Ing. Jana Vaštyl, Ph.D.
Ing. Jakub Korpas, Ph.D.
Dr. Subhasis Das
dr. Panagiotis Basinas
Ing. et Ing. Kateřina Chamrádová, Ph.D.
Ing. Markéta Bouchalová, Ph.D. (mateřská dovolená) 
Ing. Petra Wojnarová, Ph.D.
Ing. Jana Strakošová
Mgr. Rozálie Wdówková
Ing. Adam Kožušník
Jiří Jureček

Kontakt na vedoucího výzkumné skupiny

Ing. Pavel Leštinský, Ph.D.
e-mail:
tel.: 00420 597 32 7330
mobil: 00420 608 917 261