|
|
Hydratace biouhlu připraveného mikrovlnnou pyrolýzou vodárenského kalu
Miklasová, Marta ; Komendová, Renata (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Mikrovlnná pyrolýza představuje možné řešení problému likvidace vodárenských kalů. Jedním z výsledných produktů pyrolýzy je biouhel, amorfní porézní uhlíkatý materiál, který stále více nalézá uplatnění v zemědělství jako půdní kondicionér. Biouhel obvykle vykazuje hydrofobní charakter, nicméně jeho použití často vede ke zvýšení zádrže vody v půdách. Důvody tohoto zlepšení proto nelze vysvětlit pouze vysokou porozitou biouhlu. Tato práce se snaží přispět k pochopení interakce vody a biouhlu za různých environmentálně relevantních podmínek, tj. přímého přídavku vody do biouhlu a adsorpce vody při různých relativních vlhkostech vzduchu. Častými metodami, které se používají k pochopení vztahu mezi organickými materiály a vodou, jsou metody termické analýzy. Mezi ty patří i technika DSC, která byla v této práci využita. První experiment zahrnoval měření entalpie tání mrznoucí vody v pórech biouhlu, jehož výsledky poukazovaly na strukturu ledu odrážející povahu pórů v biouhlu. Dále se experiment zaměřil na stanovení množství tzv. nemrznoucí vody, která odráží především mikroporozitu systému. Nemrznoucí voda byla zjištěna extrapolací na nulovou měrnou entalpii tání a její množství činilo 0,13–0,15 mg na mg sušiny. Druhý experiment se zaměřil na výparnou entalpii vody z biouhlu, která poukazuje na to, jak silně je celková voda vázaná. Také nepřímo vede k pochopení, jakým způsobem a jak snadno se voda z biouhlu uvolňuje a naopak přijímá. Srovnáním výsledků pro vázanou a čistou vodu lze dedukovat, že vazba vody v biouhlu je asi o 10–20 % slabší. To vede k závěru, že výměna vody mezi biouhlem a půdou je poměrně rychlá i přes relativní hydrofobicitu biouhlu.
|
|
|
Analýza organických látek přítomných v biouhlu
Bača, Ondřej ; Řezáčová, Veronika (oponent) ; Mravcová, Ludmila (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá analýzou organických látek, které jsou přítomny v biouhlu. Biouhel obsahuje množství organických sloučenin, které mohou být toxické a také karcinogenní pro živé organismy. Aby mohl být biouhel využit pro zlepšení půdních vlastností nebo využit k dalším aplikacím, je třeba nejprve deklarovat jeho nezávadnost k čemuž slouží příslušné evropské nebo mezinárodní certifikace. Pro stanovení organických látek, které mohou být v biouhlu přítomny, byly vytvořeny příslušné evropské a mezinárodní normy. Teoretická část práce byla zaměřena na vybrané organické látky, na proces pyrolýzy a termochemolýzy, charakteristiku biouhlu a na použité analytické metody. Experimentální část se skládala nejprve z extrakce vzorků toluenem a následně byly stanoveny koncentrace 38 polycyklických aromatických uhlovodíků na GC-MS. Kvalitativní analýza byla provedena metodou dvoudimenzionální plynové chromatografie. Vzorky biouhlu byly podrobeny také termochemolýze. Poté byly opět analyzovány na GC-MS. V obou použitých metodách bylo nalezeno velké množství látek z řad PAHs, karboxylových kyselin, aminů, substituovaných naftalenů ad., a také menší množství např. polychlorovaných bifenylů.
|
|
|
Aktivace biouhlu z pšeničných otrub
Sauchanka, Katsiaryna ; Kalina, Michal (oponent) ; Pořízka, Jaromír (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je věnována problematice výroby biouhlu z pšeničných otrub a způsobům aktivace jeho povrchu. V teoretické části jsou stručně představeny informace o biouhlu, jeho fyzikálně-chemických vlastnostech, způsobech výroby a možnostech modifikace povrchu. Také je zde prezentována informace o EBC certifikátu, který uvádí požadavky pro biouhlí uvedené na trh. Praktická část je zaměřena na aktivaci povrchu biocharu a porovnání výsledků s dostupnou literaturou a Evropským biouhelným certifikátem.
|
|
|
Rizika spojená s využitím biouhlu v terestrickém ekosystému
Valeeva, Adeliia ; Řezáčová, Veronika (oponent) ; Zlámalová Gargošová, Helena (vedoucí práce)
Náplní této bakalářské práce bylo posouzení ekotoxicity biouhlu vyrobeného z čistírenského kalů města Ingolstadt. Biouhel je jednou z možnosti ukládání uhlíku a aplikuje se na půdu. Biouhel má vliv nejen na terestický ekosystém při přímém kontaktu organismů se vzorkem, ale i na akvatický při vyluhování látek z biouhlu do vod. Proto pro posouzení ekotoxikologického účinku byly zvoleny testy v kontaktním a akvatickém uspořádání. Zástupcem destruentů byla žížala hnojní Eisenia fetida, producentů – rostlina salátu setého Lactuca Sativa a z vodních organismů byla zvolena perloočka Daphnia magna. Výsledky testů se mírně lišily, ale nejnižší negativní vliv na testovací organismy vykazovaly vzorky půdy s přídavkem 5 g/kg a 10 g/kg granulovaného biouhlu.
|
|
|
Studium vlivu aplikace biouhlu na organickou hmotu v půdě
Kurková, Marie ; Sovová, Šárka (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce studuje, jaký vliv má aplikace biouhlu na složení organické hmoty dvou rozdílných vzorků půd. Konkrétně byl sledován celkový obsah organické hmoty v půdě a poměr huminových a fulvinových kyselin v těchto půdách před a po aplikaci biouhlu. Složení půdní hmoty bylo pozorováno termogravimetricky a také na základě využití certifikované metodiky izolace huminových a fulvinových kyselin ze vzorků studovaných půd. Dále byl pozorován vliv biouhlu na růst modelové rostliny (kukuřice setá – Zea mays), kdy už od počátku experimentu bylo možné pozorovat rozdíly v růstu, a to jak v porovnání vzorků s biouhlem a bez biouhlu, tak také v porovnání vzorků s různou dávkou biouhlu. Vliv na růst rostlin měl také druh půdy, která byla využita pro kultivační experimenty.
|
|
|
Ekotoxikologické posouzení biouhlu z čistírenského kalu
Kotzurová, Iveta ; Vávrová, Milada (oponent) ; Zlámalová Gargošová, Helena (vedoucí práce)
Náplní této diplomové práce je posouzení ekotoxikologického účinku biouhlu vyrobeného z čistírenských kalů. V případě aplikace biouhlu na zemědělskou půdu může docházet k ovlivnění půdního i vodního ekosystému, proto byly pro posouzení ekotoxikologického účinku zvoleny testy v kontaktním i akvatickém uspořádání. Zástupcem půdních bezobratlých byla žížala hnojní Eisenia fetida, z vodních živočichů byli vybráni korýši Daphnia magna a Artemia salina a terestrické rostliny byly reprezentovány salátem setým Lactuca sativa, hořčicí bílou Sinapis alba a cibulí kuchyňskou Allium cepa. Výsledky kontaktních testů poukazují především na to, jak by mohl být ekosystém negativně ovlivněn dávkou vnášeného biouhlu. V testech v akvatickém upořádání, kde byla sledována ekotoxicita vodných výluhů, výsledky poukázaly na rozdíl v citlivosti jednotlivých organismů. Jako nejvíce zátěžový se u všech organismů projevil sušený čistírenský kal, následně bylo prokázáno snížení jeho ekotoxicity po termické úpravě. Nejlepší výsledky a tedy nejnižší negativní vliv na testovací organismy vykazoval peletizovaný biouhel s přídavkem aditiva.
|
|
|
Vliv biouhlu na mikrobiální pochody v půdě
Losová, Anežka ; Sovová, Šárka (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem mikrobiálních pochodů v půdě po aplikaci biouhlu. V teoretické části jsou blíže popsány vlastnosti půdy, charakteristika biouhlu se způsobem výroby a jeho vliv na mikrobiální aktivitu v půdě. Experimentální část se zaměřuje na optimalizaci podmínek k posouzení vlivu biouhlu na rychlost mineralizace půdní organické hmoty tím, že sleduje uvolňování oxidu uhličitého v půdě bez přítomnosti biouhlu a po následné aplikaci biouhlu a hnojiva NPK. Oxid uhličitý se během inkubace sorbuje do hydroxidu sodného a následně se stanovuje titračně. V další části práce se experimenty zaměřují na posouzení vlivu zvýšené teploty a vlhkosti půdy na množství uvolněného CO2 půdní respirací. Z experimentálních dat vyplývá, že biouhel podporuje mikrobiální aktivitu a přidáním hnojiva NPK k definovanému množství biouhlu se účinnost zesílí. Zvýšená teplota působí převážně negativně na mikrobiální pochody v půdě, jelikož dochází k poklesu rychlosti půdní respirace oxidu uhličitého. Rovněž nadměrná vlhkost půdy má negativní vliv na mikrobiální aktivitu, což se projevilo zpomalením rychlosti půdní respirace. Biouhel má však v definovaném množství za příznivých podmínek pozitivní vliv na mikrobiální aktivitu a mineralizaci půdní organické hmoty a je vhodným půdním kondicionérem využitelným v zemědělství.
|
|
|
Vliv mikrobiální degradace biouhlu v půdě na jeho fyzikálně-chemické charakteristiky
Kurková, Marie ; Weidlich, Tomáš (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Tato diplomová práce studuje jednotlivé činitele, které mohou působit na biouhel v půdě a působit jeho degradaci. Mezi tyto činitele patří závlaha, kořenové exsudáty a působení mikroorganismů. V experimentální části byla degradace biouhlu v půdním prostředí studována dvojím způsobem, nejprve bez působení mikroorganismů, kdy vliv závlahy byl simulován výluhy biouhlů v ultračisté destilované vodě a modelové dešťové vodě, a vliv kořenových exsudátů byl simulován extrakcemi biouhlů v kyselině citronové, jakožto modelového kořenového exsudátu kukuřice seté. Extrahované roztoky biouhlů bez předchozí kultivace v půdě byly charakterizovány pomocí pH, vodivosti, UV-VIS analýzy a prvkové analýzy. U zbytků biouhlů po extrakcích byla charakterizována morfologie pomocí SEM, strukturní změny pomocí FTIR a obsah organiky a minerální části pomocí TGA analýzy. Na vzorcích biouhlů po kultivaci v půdě byly provedeny extrakce za stejných podmínek a byly provedeny tytéž analýzy. Vlivem kultivace v půdě u biouhlů došlo ke změně prvkového složení, poklesu alkality biouhlu a byly pozorovány změny poměru organické hmoty a minerální složky. Pokles pH a vodivosti biouhlů souvisí zejména s vyluhováním draslíku. Strukturní a morfologická analýza naznačila, že vlivem promývání ani kultivací v půdě nedochází k výraznější degradaci jeho struktury, ale dochází k částečnému zanášení pórů biouhlů nízkomolekulárními nečistotami z půdy. Tyto výsledky naznačují krátkodobé působení biouhlů v půdách jakožto zdroj živin (draslík, fosfor) a naopak dlouhodobé působení jakožto půdní kondicionér.
|
|
|
Analýza vodných výluhů biouhlu pomocí separačních metod
Tučková, Dominika ; Čáslavský, Josef (oponent) ; Mravcová, Ludmila (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá analýzou vodných výluhů biouhlu pomocí separačních metod. Veškeré analyzované biouhly jsou vytvořené z čistírenských kalů mikrovlnnou pyrolýzou. Práce si klade za cíl optimalizovat vhodnou metodu přípravy vzorku a jeho analýzu v laboratorním prostředí. Se stále rostoucí světovou populací stoupá naléhavost otázky udržitelného hospodářství jak v zemědělství, tak v nakládání s odpadem. Tato skutečnost směřuje uvažování většiny států k prosazování tzv. cirkulární ekonomiky. Využití čistírenských kalů, jako vstupní suroviny pro výrobu biouhlu, dokonale odpovídá této strategii. Dosud ovšem nejsou přínosy a rizika využívání biouhlu dostatečně popsány ani v krátkodobém, ani dlouhodobém měřítku. Organické látky, které mohou být rizikové, byly z vodných výluhů biouhlů extrahovány třemi technikami extrakcí kapalina–kapalina, extrakcí tuhou fází a mikroextrakcí na tuhé fázi. Získané vzorky byly analyzovány pomocí metody GC–MS/TOF. Jednotlivé metody mezi sebou byly porovnány. Pro ověření vhodnosti vybrané metody analýzy vzorku bylo vybráno a analyzováno několik biouhlů připravených z čistírenských kalů z ČOV Brno a ČOV Drahovice.
|
|
|
Charakterizace organických látek v biouhlu a jejich uvolňování v půdním ekosystému
Bočán, David ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Mravcová, Ludmila (vedoucí práce)
Záměrem této práce byla optimalizace extrakcí 38 PAH a 7 PCB sloučenin na vzorcích komerčně dostupného biouhlu a následně extrakce těchto látek z vybraných reálných vzorků biouhlu a půdy pomocí nejvhodnější stanovené metody. Koncentrace uvedených látek v těchto extraktech byla stanovena s využitím plynové chromatografie s hmotnostní detekcí. Nakonec byla z takto určených koncentrací v jednotlivých vzorcích vyvozena míra uvolňování těchto látek z biouhlu do půdy. V teoretické části byla provedena literární rešerše shrnující proces výroby biouhlu a jeho vlastnosti. Další část byla věnována organickým látkám, které se v biouhlu mohou vyskytovat a byly zde shrnuty jejich vlastnosti a účinek na životní prostředí a organismy. Dále pak byly zmíněny nejčastěji využívané způsoby extrakcí a stanovení těchto látek. Nakonec byla charakterizována půda, její jednotlivé složky a změny ke kterým v ní dochází po přidání biouhlu. V praktické části byla provedena optimalizace extrakcí pomocí PSE extraktoru a extrakcí pomocí termální desorpce. Po nalezení optimální kombinace parametrů pro každou extrakční metodu byly tyto metody aplikovány na reálné vzorky biouhlů a půd. Kvalitativní analýza byla provedena pomocí GCxGC-TOF hmotnostního spektrometru a kvantitativní analýza pomocí MRM metody na GC-MS hmotnostním spektrometru.
|
host ::
RSS.