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., Bautista Quispe, J.I., Bartackova, J., Pokorna, D., Zabranska, J. 2021. A novel two-stage process for biological conversion of syngas to biomethane. Bioresource Technology, 327, 124811.
- Andreides, D., Fliegerova, K.O., Pokorna, D., Zabranska, J. 2022. Biological conversion of carbon monoxide and hydrogen by anaerobic culture: Prospect of anaerobic digestion and thermochemical processes combination. Biotechnology Advances, 58, 107886.
- Andreides, D., Pokorna, D., Zabranska, J. 2022. Assessing the syngas biomethanation in anaerobic sludge digestion under different syngas loading rates and homogenisation. Fuel, 320, 123929.
- Andreides, D., Pokorna, D., Zabranska, J. 2020. Biologická konverze syngasu na methan pomocí směsného anaerobního konsorcia. in: Bioprospect, 30, Biotechnologická společnost. Praha, pp. 61-63.
- Andreides, D., Pokorna, D., Zabranska, J. 2022. Biomethanizace syngasu v termofilní anaerobní stabilizaci kalů. SOVAK, 1, 12-14.
- Andreides, D., Stransky, D., Bartackova, J., Pokorna, D., Zabranska, J. 2022. Syngas biomethanation in countercurrent flow trickle-bed reactor operated under different temperature conditions. Renewable Energy, 199, 1329-1335.
- Andreides, D., Varga, Z., Pokorna, D., Zabranska, J. 2021. Performance evaluation of sulfide-based autotrophic denitrification for petrochemical industry wastewater. Journal of Water Process Engineering, 40, 101834.
- Pokorna, D., Varga, Z., Andreides, D., Zabranska, J. 2019. Adaptation of anaerobic culture to bioconversion of carbon dioxide with hydrogen to biomethane. Renewable Energy, 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