Schválené projekty 2012

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2012

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 40 767 tis.Kč

Z toho 2.5%  - 1 019 175 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakultačástka v  Kč
FBI 1 135 000
EKF 5 252 000
FAST 2 282 000
FS 7 631 476
FEI 9 323 810
HGF 6 829 216
FMMI 7 293 498
CELKEM 39 747 000

(825,-Kč rezerva)

KódSP2012/51
Název projektuStudium termického zpracování odpadních polymerů v laboratorních podmínkách
ŘešitelFiedor Jiří Ing., Ph.D.
Školitel projektu
Období řešení projektu01.01.2012 - 31.12.2012
Předmět výzkumuPředmětem výzkumu bude provedení další návazné série laboratorních měřených experimentů na sestavené a otestované laboratorní termické jednotce v rámci řešení předchozích projektů specifického výzkumu SP/201077 a SP/2011/42. Na podkladě výsledků řešení předchozích zmíněných projektů bude v následujícím roce řešení sledován výnos a charakter produktů vznikajících po redukčním termickém zpracování odpadních pneumatik na sestavené laboratorní jednotce a to v inertních podmínkách (pyrolýza).

Předpokládá se, že inertní podmínky budou zajištěny, stejně jako v minulém období, dusíkovou atmosférou prostřednictvím stlačeného technického plynu. Experimentální práce budou spočívat v odběru vzorků odpadních pneumatik a jejich a přípravě jednak na analytický stav a jednak na stav potřebný pro účely provedení série experimentů na sestavené laboratorní jednotce. V rámci prováděných experimentálních prací bude sledován zejména výnos produktů po pyrolýze odpadních pneumatik a to v závislosti na změně procesních podmínek.

Výnos jednotlivých produktů pyrolýzy pneumatik závisí na druhu vstupní vsázky a je například odlišný u pneumatik z nákladních a osobních automobilů. Běžné zastoupení produktů pyrolýzy pneumatik je cca 10 % oceli, 35 – 40 % pevného zbytku (5 – 15 % popel), 40 – 50 % kapalného produktu a 5 – 6 % plynného produktu.

V současnosti se velmi často používá pyrolýzní zpracování pneumatik v podtlaku, kdy proces probíhá při teplotách 480 – 520 °C a tlaku 3 – 10 kPa. Při tomto procesu vznikají užitečné produkty, jako jsou zejména pyrolýzní olej a tuhý zbytek.

Pevný zbytek po pyrolýze pneumatik má dobré sorpční schopnosti díky velkému měrnému povrchu a lze jej tedy použít jako aktivní uhlí. Tento tuhý zbytek obsahuje větší podíl anorganických látek (5-15 % ZnO a S) než běžně používaná aktivní uhlí.

Pyrolýzní olej má vyšší výhřevnost (44 MJ/kg) než pneumatiky, ze kterých vznikl. Tento olej může být používán jako kapalné palivo do průmyslových pecí a elektráren. Olej má poměrně malý obsah popela (0,05 hm. %) a síry (0,8 – 1,5 hm. %). Chlor je v oleji obsažen v množství 100 – 180 ppm a to zejména v těžké frakci oleje. Pyrolýzní olej má rovněž vysoký obsah uhlíku, čehož je využíváno k výrobě vysoce hodnotných uhlíkatých materiálů v různých průmyslových odvětvích.

Kromě využití pyrolýzního oleje jako paliva je možné tento pyrolýzní produkt rozdestilovat na různé frakce, které mají své specifické využití. Po rozdestilování pyrolýzního oleje dostáváme výnos cca 20 – 30 % lehké frakce, 7 hm. % těžké frakce, 20 - 30 hm. % střední frakce a cca 40 hm.% destilačních zbytků. Lehká frakce (tzv. naftová frakce) je v pyrolýzním oleji zastoupena z 20 - 30 %, má podobné vlastnosti jako motorová nafta a je tedy využitelná jako přísada do motorové nafty. Střední destilát oleje prokazuje výborné mazací schopnosti podobné komerčním aromatickým olejům a také jako změkčovadlo do gumových výrobků.

Do vstupního materiálu je možno rovněž přidávat různá aditiva, což ovlivňuje výnosy jednotlivých produktů pyrolýzy pneumatik. Například přídavek NaOH zvyšuje výnos pyrolýzního oleje už při nižší reakční teplotě.

Výše zmíněné aspekty pyrolýzního zpracování odpadních pneumatik nejsou dostatečně experimentálně doloženy a budou zkoumány v rámci řešení navrhovaného výzkumného projektu.

Nově bude testována varianta nízkoteplotního pyrolýzního zpracování. Ta se jeví jako ekonomicky a technologicky zajímavá alternativa termického zpracování pro malé firmy, které se v současné době zabývají jen procesy materiálového zpracování odpadních pneumatik.
Členové řešitelského týmuDr. Stanislav Bartusek
Ing. Ekaterina Basova
Ing. Eva Beinhauerová
Ing. Jiří Fiedor, Ph.D.
Ing. Sergey Tykvinskii
Ing. Lukáš Večerka
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Hlavním cílem výzkumu je zapojení studentů doktorského a navazujícího magisterského studia do výzkumných experimentálních prací v rámci řešení diplomových, případně disertačních prací.

1. Fáze řešení projektu

V úvodních fázích řešení projektu budou studenti provádět odběr a úpravu vzorků odpadních pneumatik jak z nákladních, tak i z osobních automobilů. Odběr je předpokládán ve spolupráci s vybraným sběrným dvorem, malou firmou se zaměřením na odpadní pneumatiky, případně se společnosti OZO Ostrava, a.s. Příprava vzorků bude probíhat v laboratoři Katedry ochrany životního prostředí v průmyslu, kde je pro tyto účely k dispozici veškeré potřebné vybavení. Jedná se zejména o laboratorní nožový mlýn, laboratorní vibrační mlýn a pneumatická prosévací jednotka. Příprava vzorků bude provedena paralelně pro dva účely. Prvním účelem je provedení analytické identifikace vstupních vzorků a druhým účelem je provedení série experimentů na sestavené laboratorní jednotce.

2. Fáze řešení projektu

V další fázi bude provedena série měřených experimentů za různých procesních podmínek na v předchozím období sestavené laboratorní termické jednotce, která je vybavena retortou o objemu 5 dm3 a opatřena přívodem reakčních medií (dusík, vzduch) s regulovaným průtokem. Paralelně bude rovněž provedena analytická identifikace vstupních materiálů. Bude se jednat o analýzu připravených vzorků na obsah vlhkosti, popela, prchavé hořlaviny, pevného uhlíku, spalného tepla a obsahu C, H, S, N, O. V rámci prováděných měřených experimentů v redukčních podmínkách bude sledována zejména hmotnostní bilance vznikajících produktů a to za různých definovaných reakčních podmínek (rychlost ohřevu reakční retorty, dosažená teplota apod.). Tyto reakční podmínky významně ovlivňují výnosy vznikajících produktů pyrolýzy, je tedy možné termický proces vést s ohledem na požadavky provozovatele zařízení v provozním měřítku.

Bude rovněž sledován charakter vznikajících produktů s ohledem na možnost jejich dalšího využití. U pevné frakce (koks, polokoks) budou zkoumány sorpční schopnosti stanovením jodového absorpčního čísla a v případě kapalné fáze dojde k rozdestilování na lehkou, střední a těžkou frakci, kdy zejména lehká frakce je využitelná jako přísada do motorové nafty. Plynná frakce bude odebírána do skleněné myši a bude okamžitě analyzována na plynovém chromatografu na Centru environmentálních technologií VŠB – TU Ostrava.
V případě zaměřeném na nízkoteplotní pyrolýzu budou hledány optimální teplotní a časové podmínky, které se stanou základem pro navržení budoucí technologie „malého objemu“ pro zpracování vybraných pneumatik.

3. Fáze řešení projektu

V poslední fázi řešení projektu budou vyhodnocena získaná experimentální data a bude provedeno modelování procesu prostředky CFD analýzy v programu FLUENT. Bude zkoumáno rychlostní a teplotní pole uvnitř reakční retorty během termického rozkladu. V rámci matematického modelování bude testován přenos dat z CAD prostředí pro potřeby CFD analýzy. Cílem řešení bude vizualizace teplotního a rychlostního pole uvnitř laboratorní aparatury pro termické metody zpracování odpadů.

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
14740,-14740,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)11000,-11000,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti3740,-3740,-
2. Stipendia24000,-24000,-
3. Materiálové náklady45000,-36007,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek12500,-21905,-
5. Služby46000,-37287,-
6. Cestovní náhrady42260,-50561,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory20500,-20500,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady205000,-
Uznané náklady205000,-
Celkem běžné finanční prostředky205000,-205000,-