WP3 – 2MO

1.6.2018 – 30.11.2018

WP3 – Využití CO₂ a syntézních plynů k produkci cenných chemických látek a biopaliv 3. a 4. generace

Část výzkumu, kterou koordinuje ČVUT FS se zabývá výzkumem technologií a zařízení pro výrobu bioproduktů a biopaliv.

Potenciál využití CO₂ a syngasu k výrobě cenných chemických látek a biopaliv

Je prováděn detailní rozbor aktuálního stavu odpadové politiky a jsou formulovány vize s vyhodnocením potenciálu využití spalin, CO₂ a syntézních plynů pro výrobu cenných chemických látek a biopaliv 3. a 4. generace. Na základě literárních a průmyslových rešerší bylo definováno portfolium bioproduktů vyrobitelných z emisních plynů, tj. byla definována produkce CO₂, byli identifikováni největší průmysloví emitenti, byla definována složení emisních plynů, byly sumarizovány možnosti transformace emisního CO₂ na chemické látky s následnou evaluací potenciálu jejich uplatnění na trhu, včetně zhodnocení úrovně technologické připravenosti jednotlivých výrob. Také byly provedeny techno-ekonomické studie využití odpadní biomasy a emisního CO₂ jako suroviny pro výrobu cenných chemických látek a biopaliv.

Technologie a zařízení pro čištění a zušlechtění CO₂ a syntézního plynu

V návaznosti na definice složení emisních plynů z oxy-zplyňování, ze spalin a z CO2 z CCS členové týmu pracují na evaluaci technické dostupnosti separačních a purifikačních jednotek v decentralizovaném systému zpracování. Byla připravena projektová dokumentace laboratorních separačních technologií – membránová jednotka a adsorpční jednotka. Vše bylo projektováno jako univerzální technické řešení pro separaci dílčích plynných složek z emisních plynů a zároveň i jako jednotky pro výrobu kyslíku. Tým usilovně pracuje na technicko-ekonomickém posouzení stávajících technologií separace CO2 z emisních plynů a to z hledisek technické náročnosti, energetické náročnosti, ekonomické přívětivosti, vlivu na životní prostředí a zejména z hlediska dosažitelné jakosti vyčištěného a zušlechtěného plynu.

Technologie a zařízení pro biochemickou konverzi CO₂ a syntézního plynu na bioprodukty

Byly definovány prvotní koncepce návrhu laboratorních zařízení a technologií s důrazem na jejich využití jako modelového zařízení pro definování scale-up metodiky, tj. zařízení pro sběr a separaci mikrořas, jejich desintegraci a technologií extrakce žádoucích chemických sloučenin. Na základě současných výsledků byly definovány specifické směry řešení projektu, tj. vědecko-výzkumné aktivity v oblasti fotosyntetické transformace emisního CO2 na mikrořasy, které jsou pro efektivní transformaci CO2 a produktových plynů na bioprodukty zcela zásadní a to (1) míchání reaktorů a bioreaktorů, (2) přenos hybnosti, tepla a hmoty v bioreaktorech včetně (3) studia fázových přeměn při separaci a čištění plynů.

Technologie a zařízení pro termochemickou konverzi CO₂ a syntézního plynu na bioprodukty

Na základě definování vhodných CO2based produktů (metanol, metan, močovina, kyselina mravenčí, karbonáty) jsou studována bloková technologická schémata konverze CO2 na bioprodukty s cílem vyhodnotit hmotové a energetické bilance a úroveň současného stavu poznání z hlediska zhodnocení úrovně technologické připravenosti jednotlivých výrob. Řešitelský tým se v současné době zaměřuje provedení technicko-ekonomických analýzy výroby metanolu a metanu z odpadního CO2.

Publikační činnost

• Impaktované a recenzované články v databázích WoS nebo Scopus:
  • KUTSAY, A., KRÁTKÝ, L., a JIROUT, T. Diversity of Biogas Plant Realizations [online]. Chemical Engineering and Technology. 2018, 42(0), s. 1-12. ISSN 1521-4125.
  • KRÁTKÝ, L., et al. Economically profitable waste treatment within the concept biorefinery: fiction or reality [online]. WASTE FORUM. 2018, 0 383-394. ISSN 1804-0195.
  • KRÁTKÝ, L., AZIZOV, S., a JIROUT, T. Lignocellulosic waste treatment in biogas biorefinery with reduced CO2 production: a techno-economic study [online]. CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS. 2018, 70(0), s. 1975-1980. ISSN 2283-9216. Dostupné z: http://www.aidic.it/cet/18/70/330.pdf
• Recenzované články v mezinárodních časopisech:
  • RIEGER, F., MORAVEC, J., a JIROUT, T. Equipment for mixing of concentrated sludges. Acta Scientiarum Polonorum Biotechnologia. 2018, 17(2), s. 29-34. ISSN 1644-065X.
  • DITL, P., NETUŠIL, M., a ŠULC, R. РАЗДЕЛЕНИЕ ГАЗОВ МЕТОДИКОЙ PSA В ЭНЕРГЕТИКЕ. Rossiiskii khimicheskii zhurnal. 2018, 62(4), s. 34-38. ISSN 1024-6215.
  • KRÁTKÝ, L. Carbon capture and utilization technologies: a technical state of art. Acta Scientarium Polonorum. 2018, 17(1), s. 59-68. ISSN 1644-065X.