Téma dizertační práce
Biologická konverze energeticky bohatých plynů na biomethan a její začlenění do BPS a ČOV
Problém
Současný vývoj nakládání s čistírenskými kaly významně snižuje možnost aplikace na půdu a směřuje k nástupu termochemických procesů. U bioplynových stanic, vzhledem k omezování dotací na kombinovanou výrobu elektřiny a tepla spalováním bioplynu, je také nutné hledat nová řešení k podpoře udržitelného růstu a cirkulární ekonomiky v rámci jednoho provozu. Jednou z možností je propojení technologie anaerobní fermentace kalů a organických odpadů, a produktů termochemických procesů (zplyňování či pyrolýzy). Bioplyn a syngas je možné biologicky přeměnit na biomethan, kompatibilní se zemním plynem a využít jeho rozsáhlé distribuční sítě, popřípadě ho využít jako palivo v dopravě.
Řešení
V rámci tohoto tématu budeme zkoumat biologické metody zušlechťování bioplynu na biomethan jakožto alternativu již k zavedeným fyzikálně-chemickým procesům, které jsou energeticky a ekonomicky nákladné. Studium bude zaměřené na provoz laboratorních modelů anaerobní fermentace, provozovaných v termofilním režimu (55 °C) a mezofilním režimu (38 °C). Do těchto bioreaktorů bude následně přiváděn vhodný plyn (např. syngas nebo vodík) s redukčními ekvivalenty ke konverzi oxidu uhličitého na methan. Cílem je adaptovat směsnou anaerobní kulturu na přiváděné plyny, optimalizovat technologické podmínky pro maximální účinnost a navrhnout začlenění do provozní technologické linky.
Další oblasti zájmu
- Projekt TAČR TK01030050 - Biomethanizace oxidu uhličitého na biomethan s využitím vodíku: 2018 – 2023
- Propagace VŠCHT Praha na akcích pro veřejnost - Festival vědy, Noc vědců, Dny otevřených dveří
- Veolia Summer School in France (Jouy-le-Moutier, 2018) – Creating Solution for Sustainable Community
- 2. místo na Studentské vědecké konferenci v akademickém roce 2018/2019 v sekci Technologie vody
- 2. místo na Studentské vědecké konferenci v akademickém roce 2017/2018 v sekci Technologie vody
Vzdělání
- 2019 - současnost: VŠCHT Praha, FTOP, Ústav Technologie vody a prostředí, doktorand
- 2017 – 2019 VŠCHT Praha, FTOP, Ústav technologie vody a prostředí, magisterská práce: „Biomethanizace oxidu uhličitého na biomethan pomocí vodíku“.
- 2014 – 2017 VŠCHT Praha, FTOP, bakalářská práce: “Biologická konverze oxidu uhličitého a vodíku na biomethan“.
Podíl na výuce
- Laboratoře technologie vody (Zahušťování)
- Laboratoře analytiky vody
Publikace
Články:
- Andreides D., Pokorna D., Zabranska J. 2022. Assessing the syngas biomethanation in anaerobic sludge digestion under different syngas loading rates and homogenisation. Fuel, accepted
- Andreides, D., Fliegerova, K.O., Pokorna, D., Zabranska, J. 2021. Biological conversion of carbon monoxide and hydrogen by anaerobic culture: Prospect of combination anaerobic digestion and thermochemical processes.Biotechnol. Adv., 107886.https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2021.107886
- Andreides, D.; Bautista Quispe, J. I.; Bartackova, J.; Pokorna, D.; Zabranska, J., A novel two-stage process for biological conversion of syngas to biomethane. Bioresource Technology 2021, 327, 124811.
- Andreides, D.; Varga, Z.; Pokorna, D.; Zabranska, J., Performance evaluation of sulfide-based autotrophic denitrification for petrochemical industry wastewater. Journal of Water Process Engineering 2020, 40, 101834.
- Pokorna, D.; Varga, Z.; Andreides, D.; Zabranska, J., Adaptation of anaerobic culture to bioconversion of carbon dioxide with hydrogen to biomethane. Renewable Energy 2019, 142, 167-172.
Přednášky:
- Varga Z., Andreides D., Pokorná D., Zábranská J. 2019. Biologická konverze CO2 a H2 na biomethan: Provoz reaktorů pro hydrogenotrofní methanogenezi v provedení ex-situ a in-situ, VODA 2019, Poděbrady, 18. - 20.9.2019
- Varga Z., Andreides D., Zábranská J. 2017. Biotransformace CO2 a H2 na biomethan: Vliv mezofilních a termofilních podmínek na kultivaci a efektivitu hydrogenotrofních methanogenů. In: Konferencia mladých výskumníkov - KOMVY 2017, 20-22.11.2017
Postery:
- Andreides D., Varga Z., Pokorná D., Zábranská J. 2019. Biomethan jako produkt biologické konverze oxidu uhličitého a vodíku, in: VODA 2019, Poděbrady, 18. - 20.9.2019
- Varga Z., Andreides D., Pokorná D., Zábranská J. 2018. Termofilní a mezofilní kultury hydrogenotrofních methanogneů v anaerobním reaktoru obohacovaného vodíkem a oxidem uhličitým, Kaly a odpady, Brno, 20. - 21.6. 2018
- Varga Z., Hejnic J., Andreides D., Zábranská J. 2017. Kultivace hydrogenotrofních methanogenů pro biologickou konverzi CO2 a H2 na biomethan za termofilních a mezofilních podmínek, VODA 2017, Poděbrady, 20-22.září 2017
- Varga Z., Andreides D., Pokorna D., Zábranská J. Biomethane from biogas or waste carbon dioxide: Adaptation of the hydrogenotrophic methanogens; BioTech 2017 and 7th Czech-Swiss Symposium with Exhibition, 13. - 17.6. 2017