Na odpadní vody může být nahlíženo jako na zdroj energie, cenných materiálů (dusík, fosfor, těžké kovy) nebo jako na čistou vodu. Energie z organických látek obsažených v odpadních vodách a čistírenských kalech může být recyklována za pomocí anaerobních technologií, tj anaerobní digesce (AD). Bioplyn (směs metanu a oxidu uhličitého), konečný produkt anaerobní digesce, může být dále využit jako zdroj elektrické energie a tepla. Proces AD je příznivý zejména pro svou nízkou produkci skleníkových plynů.
Pracovní skupina anaerobních technologií se zabývá optimalizací AD a řešení některých specifických problémů vyplývajících z povahy AD a odstraňování (recyklace) dusíku a síry, sloučenin uvolňovaných v procesu AD. Práce skupiny se zaměřuje na ochranu přírodních zdrojů (čisté vody, fosilních zdrojů energie nebo atmosféry) prostřednictvím čistých anaerobních technologií.
Seznam publikací
Aktuální projekty:
- DIRE: Digitální dvojče technologických celků recyklace vody (TAČR Trend), 2023-2025, vedoucí projektu za VŠCHT Ing. Petr Dolejš, Ph.D.
- Vývoj technologie pro nahrazení fosilního metanu pomocí biologické konverze oxidu uhličitého na metan za použití obnovitelných zdrojů energie (OP TAK), 2023-2026, vedoucí projektu za VŠCHT doc. Ing. Dana Pokorná, Ph.D.
- KALBRO: Technologická, ekonomická a environmentální optimalizace energetického a surovinového využití biologicky rozložitelných odpadů (TČAR PPŽ), 2024-2026, vedoucí projektu za VŠCHT prof. Ing. Pavel Jeníček, CSc.
- AVI-FLU: Včasné odhalení zdrojů nákazy ptačí chřipky pomocí detekce virových částic v environmentálních vzorcích, (MZE NAZV), 2024-2028, vedoucí projektu za VŠCHT prof. Ing. Jan Bartáček, Ph.D.
- EU-WISH: Wastewater Integrated Surveillance for Public Health (Horizon 2020), 2023-2026, vedoucí projektu za VŠCHT prof. Ing. Jan Bartáček, Ph.D.
- GRANBIO: Intenzifikace biologického odstraňování nutrientů z odpadní vody pomocí aerobní granulované biomasy (TAČR Sigma), 2023-2025, vedoucí projektu za VŠCHT Ing. Vojtěch Kouba, Ph.D.
- NEGEV: Metody nové generace pro vysoce citlivou a rychlou detekci fekálního znečištění a antibiotické rezistence pro podporu oběhového vodního hospodářství (TAČR PPŽ), 2024-2026, vedoucí projektu za VŠCHT Ing. Vojtěch Kouba, Ph.D.
- PERFAS: Identifikace a management bodových zdrojů zátěže PFAA v antropogenním vodním cyklu (TAČR PPŽ), 2024-2026, vedoucí projektu za VŠCHT Ing. Vojtěch Kouba, Ph.D.
- BIONEMIX: Bioplyn jako stabilizační prvek energetického mixu komunitní energetiky (TAČR Sigma), 2025-2026, vedoucí projektu za VŠCHT Ing. Dominik Stránský
Oblasti výzkumu
Energeticky soběstačná čistírna odpadních vod
Skupina Anaerobní technologie se dlouhodobě zabývá intenzifikací anaerobní stabilizace kalů na čistírnách odpadních vod (ČOV). Cílem je recyklace energie obsažené v těchto kalech tak, aby byla pokryta veškerá spotřeba elektrické energie na ČOV. Např. na pražské Ústřední ČOV bylo dosaženo téměř 90% energetické soběstačnosti celé čistírny zavedením námi vyvinuté metody dezintegrace kalu (lyzátovací zahušťovací centrifugy) a termofilní anaerobní stabilizace. To vše spolu s intenzivním srážením organického materiálu z přitékající odpadní vody a zdokonalením míchání anaerobních fermentorů vedlo k zdvojnásobení produkce bioplynu.
Optimalizace fermentace celulózových materiálů s použitím anaerobních hub
S hledáním alternativních zdrojů energie je spojen rychlý rozvoj bioplynových stanic, kde jsou vstupní surovinou zemědělské odpady, cíleně pěstovaná rostlinná biomasa i jiné organické odpady. Problémem bioplynových stanic je především nízká rozložitelnost rostlinných materiálů (pouze 40 až 60 %), která se odráží v nižší produkci bioplynu. Tento problém lze s úspěchem řešit využitím schopnosti anaerobních hub rozkládat rostlinné materiály bohaté na celulózu. V přírodě se tyto houby vyskytují v bachorech přežvýkavců (kráva, jelen atp.), kterým pomáhají k větší účinnosti využití energie z potravy. Pokud se podaří kultivovat tyto organismy v anaerobních fermentorech, je možné podstatně zvýšit produkci bioplynu a tedy i energie z celulózových materiálů.
Odstraňování sulfanu z bioplynu
Sulfan je zdrojem emisí S02, zápachu a problémů při spalování bioplynu v kogeneračních jednotkách a proto je nutné jej z bioplynu odstraňovat. Biologické metody odstraňování sulfanu z bioplynu jsou založené na oxidaci sulfanu chemolithotrofními sirnými bakteriemi na elementární síru:
H2S + 0.5O2 --> S0 + H2O
Tento proces je možné realizovat v externím bioreaktoru po absorpci sulfanu do vodných roztoků nebo přímo v anaerobním fermentoru (tzv. mikroaerace). Oba způsoby jsou účinné, ale naše výsledky ukazují, že mikroaerace může mít na anaerobní proces pozitivní vliv i v některých dalších aspektech (např. větší stabilita reaktoru). Biologické metody odsiřování jsou vždy investičně i provozně výhodnější než chemické nebo fyzikálně chemické způsoby a perspektivy jejich využití jsou velmi široké.
Odstraňování dusíku z kapalné fáze po anaerobní fermentaci
V kapalné fázi po anaerobní fermentaci se v závislosti na charakteru vstupní suroviny často vyskytují vysoké koncentrace amoniakálního dusíku, který může inhibovat anaerobní fermentaci a v případě ČOV významně zatěžuje vodní linku. Jeden z perspektivních způsobů odstraňování amoniakálního dusíku je tzv. proces nitritace-denitritace. Oproti "klasické" nitrifikaci-denitrifikaci je takto možné ušetřit 25 % kyslíku a 40 % organického substrátu potřebného pro odstranění dusíku. Předmětem výzkumu jsou i metody snižování koncentraci amoniakálního dusíku přímo ve fermentační směsi bez poškození anaerobní kultury.
