KLÍČOVÉ PŘEDNÁŠKY (KP) nominované Hlavním výborem ČSCHI
(Pořadí příspěvků je zatím náhodné, zařazení v programu bude upřesněno v průběhu 07/2017.)
Ve dvou paralelních sekcích A a B bude v rámci dvou konferenčních dnů (24. 10. a 25. 10.) prosloveno 18 klíčových přednášek. Přednášející byli nominováni členy Hlavního výboru ČSCHI. Přednášky byly vybrány tak, aby přinášely přehled o nejmodernějších trendech ve velmi široké oblasti chemického inženýrství a chemie. Důraz při výběru byl kladen na kvalitu příspěvku i posluchačskou atraktivitu tématu. Délka klíčové přednášky činí 30 minut.
- Ing. Lubomír Kubáč, Ph.D. (COC Pardubice)
- Doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (FCH, VUT v Brně)
- Ing. Vítězslav Máša, Ph.D. (FSI, VUT v Brně)
- Ing. David Kubička, Ph.D., MBA (FCHT, VŠCHT Praha - Technopark Kralupy)
- Dr. Ing. Pavlína Basařová (FCHI, VŠCHT Praha)
- Doc. Ing. Michael Pohořelý, Ph.D. (ÚCHP AV ČR)
- Ing. Adam Karaba, Ph.D. (FCHT, VŠCHT Praha)
- Prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D. (FCHI, VŠCHT Praha)
- Doc. Ing. Zdeněk Palatý, CSc. (FCHT, UPCE)
- Doc. Ing. Tomáš Weidlich, Ph.D. (FCHT, UPCE)
- Doc. Ing. Karel Friess, Ph.D. (FCHI, VŠCHT Praha)
- Ing. Pavel Izák, Ph.D., DSc. (ÚCHP AV ČR)
- Ing. Pavel Mašín, Ph.D. (Dekonta a.s.)
- Ing. Petr Stavárek, Ph.D. (ÚCHP AV ČR)
- Prof. RNDr. Petr Slavíček, Ph.D. (FCHI, VŠCHT Praha)
- Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D. (FCHT, VŠCHT Praha)
- Ing. Jiří Vejražka, Ph.D. (ÚCHP AV ČR)
- Ing. Věra Pěnkavová, Ph.D. (ÚCHP AV ČR)
Ing. Lubomír Kubáč, Ph.D.
Centrum organické chemie s.r.o., Pardubice - Rybitví
Možnosti realizace v oblasti tištěné a flexibilní elektroniky
Téma tištěné a flexibilní elektroniky založené na kombinaci organických a anorganických sloučenin je řešeno v rámci projektu FLEXPRINT (TE01020022) v programu Centra kompetence TA ČR. Realizace výstupů je orientována do oblasti chytrých textilií, flexibilních štítků pro obalové materiály a elektronických prvků bezpečnostních karet. Cílem je v řadě drobných výstupů realizovat tzv. malou tištěnou elektroniku pro každodenní využití v oblasti průmyslu, logistiky a „smart cities“ konceptu.
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D.
Fakulta chemická, Vysoké učení technické v Brně
Funkční oxidické vrstvy připravené materiálovým tiskem
S bouřlivým rozvojem ohebné a tištěné elektroniky jde ruku v ruce výzkumná pozornost zaměřující se na funkční materiály, které by bylo možné formulovat do podoby kapalných směsí vhodných pro nanášení tiskem. Oxidické materiály jsou významnou skupinou, a přestože svou minerální povahou vybočují z konceptu čistě organické elektroniky, hrají v oblasti tištěné elektroniky zcela zásadní roli, protože díky široké variabilitě svých vlastností mohou vystupovat v roli vodičů, polovodičů i izolantů. V přednášce budou stručně představeny syntetické cesty vedoucí k funkčním oxidickým nanočásticím, strategie pro jejichzavedení do kapalných tiskových formulací a pozornost bude věnována post-depozičnímu opracování, které má klíčový vliv na vlastnosti vytištěných vrstev.
doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D.
NETME Centre & Ústav procesního inženýrství, Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně
Efektivní cesta k úsporám energie v průmyslových podnicích i komunální sféře
Je třeba hledat nové postupy vedoucí k efektivnímu nakládání s energií v průmyslové i komunální sféře. Už nezbývá mnoho zanedbaných provozů, kde lze jednoduchým opatřením dosáhnout velké úspory. Běžné postupy energetického managementu mnohdy selhávají a přínos zavedených opatření bývá pro investora zklamáním. Přednáška představí nový přístup k řešení energetické efektivity objektů a procesů, který vznikl ve výzkumném centru NETME Centre při Fakultě strojního inženýrství VUT v Brně na základě široké škály projektů energetických úspor.
Ing. David Kubička, Ph.D., MBA
Technopark Kralupy, VŠCHT Praha, Kralupy nad Vltavou
Heterogenní katalýza pro efektivní zhodnocení biomasy
Snižující se dostupnost fosilních uhlíkatých surovin a negativní dopady jejich intenzívního využívání jsou silnou motivací pro jejich náhradu obnovitelnými surovinami. Klíčovou obnovitelnou surovinou z pohledu chemického průmyslu je biomasa, protože je jediným dostupným obnovitelným zdrojem uhlíku. Efektivní zhodnocení biomasy je podmíněno rozvojem účinných často katalytických technologií, které umožní cílenou tvorbu žádaných produktů. V této prezentaci budou diskutovány základní možnosti zhodnocení uhlíkatých obnovitelných surovin a uplatnění heterogenní katalýzy v nich.
Dr. Ing. Pavlína Basařová
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Atypické vlastnosti vodných roztoků jednoduchých alkoholů – mýty a skutečnost
Vodné roztoky jednoduchých alkoholů, tj. metanolu, etanolu a propanolu, se používají v mnoha průmyslových, biologických i farmaceutických procesech. Potkáváme se s nimi tak často, že si neuvědomujeme jejich anomální vlastnosti. Mezi známé jevy patří záporný směšovací objem nebo viskozitní maximum. Alkoholy ve vodných roztocích tvoří nejen vodíkové můstky, ale i určité mikrostruktury či agregáty. Přítomnost těchto mikroagregátů byla potvrzena různými metodami, jako např. IR spektroskopií, rentgenoskopií nebo molekulárně-dynamickými simulacemi. Silné vazby mezi molekulami ovlivňují i chování na mezifázovém rozhraní. Typickou aplikací je chování bublin ve vícefázových systémech. V nízkých koncentracích se alkoholy chovají jako povrchově aktivní látky. Jejich koncentrace na fázovém rozhraní se zvyšuje a povrch bubliny se imobilizuje. Nad kritickou koncentrací nedochází k pohybu molekul na fázovém rozhraní a povrch bubliny je opět zcela mobilní. Změna chování v jednotlivých systémech je skoková a výrazně ovlivňuje chování vícefázových systémů, např. koalescenci nebo zádrž plynu. Přednáška bude zaměřena na vysvětlení mikrostruktury vodných roztoků alkoholů a na fyzikální vlastnosti, které jsou ovlivněny (povrchové napětí, viskozita, hustota, smáčivost povrchů, index lomu, atd.). Dále budou vysvětleny faktory ovlivňující chování bublin s důrazem na mobilitu povrchu a stoupavou rychlost a nakonec budou diskutovány důsledky pro chování vícefázových systémů.
doc. Ing. Michael Pohořelý, Ph.D.
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i. a Ústav energetiky, FTOP, VŠCHT Praha
Kombinovaná výroba elektrické energie, tepla a biosorbentu z biomasy
Příspěvek představí novou koncepci kombinované výroby elektrické energie a tepla z bílé dřevní štěpky se současnou produkcí dalšího užitečného produktu – uhlíkatého materiálu. V přednášce budou popsány zkušenosti s provozem komerčního zařízení skládajícího se z nízkoteplotní sušárny, vícestupňového zplyňovacího generátoru, čistící tratě a plynového motoru. Představené zařízení, teplárna v obci Kozomín patřící firmě BOR Biotechnology, a. s., umožňuje vysokoúčinnou kombinovanou výrobu elektrické energie (netto účinnost více jak 30 %, 3x710 MWe), užitného tepla ve formě páry, technologické vody, nízkopotenciálního tepla a uhlíkatého produktu v kvalitě aktivního uhlí. Nízkopotenciální teplo slouží pro sušení vstupní štěpky v pásové sušárně; elektrická energie, pára a technologická voda budou využívány v navazující technologii. Vícestupňový zplyňovací generátor produkuje plyn s velmi nízkým obsahem dehtu (typicky do 50 mg/m3), což umožňuje výrazně zjednodušenou konstrukci čistící linky, která se skládá z filtru pevných částic (keramické svíčkové filtry) a kondenzátoru. Uhlíkatý materiál vystupující z vícestupňového generátoru plní normu na dřevěné uhlí (ČSN EN 1860-2) a biochar dle EBC (European Biochar Certificate) i IBI (IBI Biochar Standards). Celkové investiční náklady vztažené na instalovaný výkon jsou srovnatelné s hodnotami větších energetických zdrojů (10–300 MWt) využívajících spalovací kotel a parní turbínu.
Ing. Adam Karaba, Ph.D.
Ústav Organické Technologie, FCHT, VŠCHT Praha a Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s.
Matematický model pyrolýzy s automatickým generováním reakční sítě
Pyrolýza uhlovodíků je velmi důležitým průmyslovým procesem, kterým jsou přeměňovány obecně uhlovodíkové suroviny na cenné petrochemické komodity jako je ethylen, propylen, butadien a benzen. Matematické modely pyrolýzy mají své nezastupitelné místo např. při plánování produkce výběrem vhodných surovin a optimálních podmínek jejich zpracování. S rostoucím tlakem na efektivnější využití nerostných surovin jsou zvažovány různé uhlovodíkové frakce jako alternativní suroviny pro pyrolýzu, např. produkty hydrokrakování vakuových destilátů a dokonce i hydrogenovaná alternativní paliva. V souvislosti s tím je zapotřebí rozšiřovat dostupné modely pyrolýzy. V poslední dekádě byl vyvinut postup automatizovaného generování reakčního mechanizmu pyrolýzy, který umožňuje obejít časovou náročnost tvorby kinetického modelu a navíc slibuje možnost „strukturní“ extrapolace chování látek při pyrolýze, ale současně obsahuje celou řadu výzev.
prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Integrované mikrofluidní bioreaktory-separátory řízené elektrickým polem
Uskutečňování enzymových reakcí v mikrofluidních čipech přináší řadu výhod, jako jsou dobře definovaná velikost mezifázového povrchu nebo úzká distribuce dob prodlení všech částí reakční směsi. Vícefázový tok v mikrofluidních čipech může být využit například pro průběžné dodávání reaktantu do reakční směsi či odstraňování inhibičního produktu. Vzhledem k tendenci proteinů nevratně denaturovat v přítomnosti organických rozpouštědel je vhodné používat systémy tvořené dvěma nemísitelnými vodnými fázemi. Transport a koalescence kapek jedné fáze rozptýlených ve fázi druhé mohou být řízeny vloženým elektrickým polem. V přednášce budou prezentovány vybrané výsledky dosahované v naší laboratoři při výzkumu a vývoji mikrofluidních zařízení pro uskutečňování enzymových reakcí. Konkrétně budou ukázány výsledky experimentů s enzymovými reaktory se segmentovaným tokem, metody adresování kapek v systému dvou nemísitelných vodných fází pomocí elektrického pole a mikrofluidní reaktory pro enzymovou syntézu antibiotik.
doc. Ing. Zdeněk Palatý, CSc.
Ústav environmentálního a chemického inženýrství, FCHT, Univerzita Pardubice
Difuzní dialýza. Aplikace a modelování
Příspěvek je rozdělen do dvou částí, z nichž první je zaměřena prakticky, druhá pak teoreticky. V první části je vysvětlen princip difuzní dialýzy doplněný příklady separací kapalných směsí. Rovněž jsou zde uvedeni výrobci membrán i zařízení pro difuzní dialýzu. Druhá část se zabývá modelováním a stanovením základních charakteristik procesu z experimentálních dat získaných s použitím vsádkové cely i kontinuálního dialyzéru.
doc. Ing. Tomáš Weidlich, Ph.D.
Ústav environmentálního a chemického inženýrství, FCHT, Univerzita Pardubice
Využití iontových kapalin pro separaci solí organických kyselin z vodných roztoků
Příspěvek se bude zabývat praktickými výsledky využití některých amoniových a fosfoniových solí pro izolaci solí sulfonových kyselin (kyselých barviv) a solí halogenovaných aromatických či heterocyklických karboxylových kyselin (léčiv a pesticidů) z modelových vodných roztoků a technologických vod. Vysoké účinnosti separace organických kyselin působením iontových kapalin je dosahováno díky iontové výměně anorganických aniontů použitých iontových kapalin (typicky halogenidů) za anionty separovaných organických kyselin, přičemž vznikající iontové páry mají lipofilní charakter, což umožňuje jejich snadnou separaci z vod. Toho lze využít jak pro účinné odstraňování halogenovaných organických kyselin z odpadních vod (snižování obsahu adsorbovatelných organických halogenderivátů, AOX), tak potenciálně i pro separaci solí organických kyselin vyráběných jako organické chemické speciality.
doc. Ing. Karel Friess, Ph.D.
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Membránové separační procesy pro dělení plynů a par: Historie, vývoj a budoucnost
Přednáška bude zaměřena na představení membránových separačních procesů jako nové, progresivní separační technologie, která je efektivnější ve srovnání s klasickými separačními metodami (kryogenní metody, tlakové/teplotní adsorpce, vypírky atd.). Vývoj, kterým od roku 1980 membránové procesy zaměřené na dělení plynů prošly, by nebyl realizovatelný bez patřičného rozvoje v oblasti materiálového inženýrství. V přednášce budou představeny aktuální trendy v oblasti materiálového výzkumu separačních membrán a možné budoucí směry, kterými by se materiálový výzkum mohl ubírat v následujících letech.
Ing. Pavel Izák, Ph.D., DSc.
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Dělení kapalných látek zakotvenými iontovými rozpouštědly a chirální separace
V současné době dochází k nárůstu průmyslových aplikací pro separaci kapalin, plynů a par, které pracují na bázi membránových procesů. Tato přednáška se soustřeďuje na pervaporaci – dělení kapalin neporézními membránami. Zvláštní pozornost je zaměřena na nový druh rozpouštědel, iontové kapaliny, které mají rostoucí potenciál v praxi. Iontové kapaliny mohou působit jako separační médium ve formě zakotvených iontových kapalných membrán nebo selektivní složka ve smíšené membránové matrici. Při použití takového typu membrány pro oddělování vodných kapalných roztoků je nezbytné tyto membrány pokrýt hydrofobní tenkou vrstvou polymeru a vytvořit "vícefázovou membránu". Tento typ membrány může zvýšit produkci organických látek z fermentace, pokud je pervaporace on-line připojena k procesu. Dalším velkým potenciálem chirálních iontových kapalin zakotvených v membráně je dělení racemických směsí.
Ing. Pavel Mašín, Ph.D.
Dekonta, a.s.
Vývoj a poloprovozní testování mikrovlnné termické desorpce pro dekontaminaci tuhých materiálů v ex a in-situ uspořádání
Předložený příspěvek představuje praktické testování procesu termické desorpce s mikrovlnným ohřevem v provedení ex a in situ. Testy ex-situ byly provedeny v míchané vsádkové poloprovozní jednotce JEMITER, o kapacitě 100 kg materiálu o maximálním mikrovlnném výkonu 6 kW. V jednoce byly zpracovány vzorky kontaminovaných zemin a stavebních odpadů, kontaminaci tvořili ropné látky, dále pak PCB, polyaromatické uhlovodíky a organochlorované pesticidy (zejména hexachlorcyklohexan a hexachlorbenzen). Cílová teplota termické desorpce dosahovala 350 až 400°C. Účinnost odstranění uvedených polutantů přesahovala 90 %. In-situ testování mikrovlnného ohřevu proběhlo na lokalitě. strojírenského podniku ve Vamberku s masivní kontaminací nesaturované zóny horninového prostředí řeznými oleji. Výkon zaváděného mikrovlnného záření byl 6 kW, po 4 týdnech bylo dosaženo maximální teploty 95°C ve vzdálenosti 60 cm od aplikačního vrtu. Dosažená teplota nedostatečná pro desorpci kontaminantů, umožnila pouze jejich mobilizaci a stékání na hladinu podzemní vody, z níž byly odčerpávány.
Ing. Petr Stavárek, Ph.D.
Ústav chemických procesů, AV ČR, v. v. i.
Chemicko-inženýrské aspekty procesů vedených v mikroreaktorech
Mikroreaktory se staly široce používaným nástrojem nejen k intenzifikaci procesů, ale také k převodu řady vsádkových výrob do kontinuálního režimu s výhodou dosažení vyšších výtěžků. Jedná se tedy o univerzální řešení problémů v oblasti chemického a reakčního inženýrství, nebo jejich aplikace je výhodná pouze pro úzkou oblast chemických přeměn? Na několika příkladech zahrnující katalytické oxidace a hydrogenace v plynné fázi, stereoselektivní hydrogenace, fotochemické reakce, a dalších bude diskutován přínos mikroreaktorů z pohledu chemického a reakčního inženýrství.
prof. RNDr. et Bc. Petr Slavíček, Ph.D.
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha Ústav fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského, AV ČR, v.v.i.
Klastr, kapka a vodní paprsek: Spektroskopie rozpuštěnců v netradičních prostředích
V přednášce se zaměřím na vodní částice konečných rozměrů (klastry, kapičky, ledíky, revezní micely) a také na vodní paprsky vytvářené technikou kapalných mikrotrysek. Budu diskutovat jedinečné fyzikální vlastnosti těchto systémů a jejich využití jako reakčního prostředí se specifickými chemickými, redoxními a fotochemickými vlastnostmi. V neposlední řadě se zaměřím na využití těchto systémů jako média pro spektroskopická měření. V přednášce ukáži, že nejnáročnější experimenty jako například rentgenová difrakce jedné molekuly měřená pomocí laserů s volnými elektrony jsou podmíněny vyřešením v zásadě chemicko-inženýrských otázek, jako je vytvoření dostatečně malé kapičky.
doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.
Ústav anorganické technologie, FCHT, VŠCHT Praha
Elektrochemické metody úpravy odpadních vod
S rostoucími nároky na kvalitu vypouštěných odpadních vod jsou producenti nuceni hledat nové možnosti jejich zpracování. Elektrochemické metody často představují vhodnou alternativu k dosavadním postupům. Hlavní výhodou je samotné použití elektrického proudu, jehož doprava a regulace je velmi snadná. Jako velmi účinné řešení se ukazuje kombinace elektrochemického zpracování s další metodou separace. Samostatnou oblast představuje kombinace elektrochemických metod s obnovitelnými zdroji, která tak činí tyto technologie dostupné i na odloučených lokalitách a v rozvojovém světě. Přednáška poskytne vybrané příklady využití elektrooxidačních i elektroseparčních metod pro zpracování odpadních vod.
Ing. Jiří Vejražka, Ph.D.
Ústav chemických procesů, AV ČR, v.v.i.
Rozpad bublin a kapek v turbulentním proudění
Rozbíjení bublin nebo kapek vlivem turbulentního proudění je častý děj v mnoha reaktorech. Při simulaci takového děje se stále častěji uplatňují modely typu „Population Balance Modelling“ (PBM), které předpovídají vývoj distribuce velikosti bublin (nebo kapek) v proudění. V přednášce ukážeme experiment pro ověřování předpokladů PBM kernelů. V skleněné cele je vyvoláno turbulentní proudění, které je charaterizováno pomocí PIV metody. Do takového proudění jsou vpouštěny bubliny a je pozorován jejich rozpad. Následně je statisticky vyhodnocena i) pravděpodobnost jejich rozpadu za jednotku času, ii) počet dceřinných částic, iii) distribuce velikosti dceřinných částic. Konstatujeme, že zvláště kernely pro distribuci velikostí dceřinných částic jsou většinou neopodstatněné.
Ing. Věra Pěnkavová, Ph.D.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.
Uniaxiální komprese anizometrických granulárních materiálů
Anizometrické granulární materiály se vyskytují v mnoha průmyslových odvětvích (účinné látky ve farmaceutickém průmyslu, krystaly pigmentů v barvářském průmyslu apod.). Během technologických operací jako je filtrace, lisování nebo transport může dojít k jejich odírání a lámání. Znalost vztahu mezi tlakem aplikovaným na vrstvu anizometrických částic a následnou kompresibilitou celé vrstvy i lámáním jednotlivých částic je užitečná jak z teoretického, tak praktického hlediska. V experimentální studii byly testovány různé anizometrické granulární materiály vystavené uniaxiální kompresi. Byla měřena kompresibilita vrstvy materiálu při postupně se zvyšujícím zatížení. U některých materiálů se lámání částic projevuje tlakovými propady na kompresibilitní křivce. Proces postupného lámání částic je možné sledovat pomocí distribucí velikosti částic. V rozsahu provedených experimentů neměla významný vliv na lámání částic ani rychlost komprese ani velikost granulární vrstvy. Zásadní vliv na lámání částic měla výše aplikovaného tlaku. Bylo zjištěno, že vyšší účinnosti lámání částic lze dosáhnout nejen zvyšováním tlaku, ale také opakovanou kompresí za nižšího tlaku, kdy jsou částice mezi jednotlivými stlačeními náhodně přeuspořádány.