Schválené projekty 2014

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2014

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 50 638 tis.Kč

Z toho 2.5%  - 1 265 950 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakultapřidělená částka v tis. Kč
FBI  1 186
EKF  5 453
FAST  3 351
FS 11 385
FEI 12 892
HGF  5 937
FMMI  7 377
CNT  1 791
CELKEM 49 372

 

KódSP2014/7
Název projektuBiosorpce Cr(VI) na biosorbent na bázi sinic a řas
ŘešitelHerková Mariana Ing.
Školitel projektudoc. Ing. Vladimír Čablík, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2014 - 31.12.2014
Předmět výzkumuPředmětem výzkumu je zkoumání ověření možnosti použití sorbentu vyrobeného ze sinic a řas na biosorpci šestimocného chromu z vodného roztoku. Součástí výzkumu bude kultivace a úprava sinic a řas a jejich využití jako biosorbentu. Během studia biosorpce Cr(VI) bude sledována kinetika sorpce, stanoví se biosorpční izotermy a poté bude věnována pozornost na optimalizaci procesu.
Chrom (VI) je přirozeně se vyskytující prvek například jako minerál chromit (FeCrO4) a krokoit (PbCrO4). Antropogenními zdroji chromu jsou například galvanické pokovování, zpracování kůže, vodní chlazení, zpracování celulózy, barvy, pigmenty, film a fotografie, ochrana dřeva, průmyslová výroba slitin. Chrom se také používá v laboratořích jako antioxidant [1] [2].
Trojmocný chrom a šestimocný chrom mají zásadní význam v životním prostředí, jelikož jsou stabilní. Chrom (VI) je známý vyšší stabilitou a toxicitou než chrom(III), protože má vysokou rozpustnost, mobilitu a snadnou se redukuje [1] [3].
Toxikologický účinek vychází z působení této formy jako oxidačního činidla, stejně jako vznik volných radikálů během redukce z Cr(VI) na Cr(III) vyskytující se uvnitř buňky[2]. Výzkum karcinogenity Cr(VI) poukazuje na fakt, že ionty chromu (CrO42-) proniknou rychle do buňky a nukleární membrány často skrz aniontové transportní cesty. Trojmocný chrom je naproti tomu mnohem pomalejší [2] [4].
Biosorpce je schopnost ''neživých částí buněk'', nejčastěji buněčné stěny některých druhů organismů, vázat a koncentrovat na sebe těžké kovy z okolního prostředí [9]. Buněčná stěna organismů nabízí mnoho vazebných možností pro kovy.
Technologie k odstranění těžkých kovů z odpadních vod by měla být především účinná, ekologická a ekonomicky nenáročná. Použití biosorbentu vyrobeného ze sinic je nová alternativní metoda k odstranění Cr(VI) z vodného roztoku. Cyanobacterie mají množství výhod oproti jiným mikroorganismům. Mají velkou povrchovou plochu, větší objem slizu s vyšší vazebnou afinitou a nízké nároky na živiny [5].
Sinice jsou gramnegativní autotrofní bakterie, mají tedy nízkou afinitu pro anionty. Proto Cr(VI) , který je přítomný v roztoku jako CrO42-, HCrO4- nebo Cr2O72- nemůže být adsorbován na negativně nabitý povrch biomasy sinic. Seki a spol [6] rozvinuli novou metodu ke zvýšení adsorpční kapacity a to procesem methylace. Tato metoda již byla úspěšně aplikována na negativně nabitou biomasu kvasnic a také řas rodu Spirulina platensis [7] [8].

Výzkum bude prováděn v laboratořích Institutu čistých technologií a zároveň bude využíváno přístrojové vybavení pořízené v rámci projektu VaVpI ICT – Institut čistých technologií těžby a užití energetických surovin. Jedná se např. o Bioreaktor BioFlo & CelliGen 310; Třepačka MultiTron 2 s inkubací a Liofylizátor CoolSafe 100-9 PRO.

Výstupy projektu budou prezentovány na mezinárodních konferencích a budou publikovány v recenzovaných a impaktovaných zahraničních časopisech.

Postup řešení
Podstatu experimentálně časově náročného řešení, jeho způsob a projektováné cíle lze shrnout do následujících bodů:
1. Kultivace vybraných kmenů sinic a řas v univerzálním mediu Z
2. Příprava biosorbentu vysušením, methylací, promytím, opětovným vysušením, drcením a sítováním.
3. Příprava roztoku obsahující chromité ionty v různé koncentraci
4. Vlastní výzkum procesu biosorpce. Sledování kinetiky sorpce a poklesu kovu v roztoku o několika různých koncentrací. Stanovení biosorpčních izoterem a vyhodnocení výsledků. Stanovení chromu v roztoku podle normy ČSN ISO 11083.
5. SEM analýza, FTIR analýza sorbentu, analýza měrného povrchu

Časový harmonogram
Leden - únor: kultivace sinic
Březen - duben: úprava biosorbentu a jeho analýza
Květen- červen: biosorpce chromu z roztoku, sledování kinetiky sorpce
Červenec- srpen: vyhodnocení výsledků, optimalizace procesu, publikování výsledků
Září - listopad: prezentace dosažených výsledků
Prosinec - příprava závěrečné zprávy o řešení projektu

Literatura
[1] PITTER, Pavel. Hydrochemie. 4th ed. Praha : VŠCHT Praha,, 2009. ISBN 978-80-7080-701-9.

[2] SAHA, Bidyut a Chris ORVIG. Biosorbents for hexavalent chromium elimination from industrial and municipal effluents. Coordination Chemistry Reviews [online]. 2010, č. 254, s. 2959-2972 [cit. 2013-10-16]. Dostupné z: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854510001591

[3] GOMEZ, V. a M.P. CALLAO. Chromium determination and speciation since 2000. Trends in Analytical Chemistry [online]. 2006, č. 25 [cit. 2013-10-16]. Dostupné z: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165993606001701

[4] DAS, A.K. Micellar effect on the kinetics and mechanism of chromium(VI) oxidation of organic substrates. Coordination Chemistry Reviews [online]. 2004, č. 248 [cit. 2013-10-16]. Dostupné z: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001085450300225X#

[5] OZTURK, Sahlan, Belma ASLIM a Zekiye SULUDERE. Evaluation of chromium (VI) removal behaviour by two isolates os Synechocystis sp. in terms of exopolysacharide (ESP) production and monomer composition. Bioresource technology. 2009, č. 100.

[6] FINOCCHIO, Elisabetta, Alessandra LODI a Carlo SOLISIO. Chromium (VI) removal by methylated biomass of Spirulina platensis: The effect of methylation process.Chemical Engineering Journal. 2010, č. 2.

[7] SEKI H., Suzuki A., Maruyama H., Adsorption of egg albumin onto methylated yeast biomass, J. Colloid interface Sci.270, 2004, 304-308.

[8] SEKI H., Suzuki A., Maruyama H., Biosorption of chromium (VI) and arsenic (V) onto methylated yeast biomass, J. Colloid interface Sci.281, 2005, 261-266.

[9] AHLUWALIA, S.S., GOYAL, D. (2007): Microbial and plant derived biomass for removal of heavy metals from water. Bioresource Technol. 98: 2243-2257
Členové řešitelského týmudoc. Ing. Vladimír Čablík, Ph.D.
Ing. Mariana Herková
Ing. Ester Konečná
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Výstupem projektu je příprava biosorbentu vhodného pro biosorpci šestimocného chromu z vodného roztoku. Součástí výzkumu bude také kultivace sinic a řas vhodných pro přípravu biosorbentu. Během studia biosorpce Cr(VI) bude věnována pozornost kinetice sorpce, stanovení izoterem a optimalizaci procesu.

Mezi výstupy projektu budou patřit výsledky základního výzkumu a to v podobě článků v impaktovaných časopisech a časopisech indexovaných v databázích WoS a SCOPUS. Počítá s níže uvedenými časopisy:
- Polish Journal of Chemical Technology
- Mineral Resource Management
- International Journal of Mineral Processing
- Journal of the Polish Mineral Engineering Society

Dosažené výsledky budou prezentovány v rámci mezinárodních konferencí
- 18th Conference on Environment and Mineral Processing & Exhibition (Ostrava)
- 14th International Multidisciplinary Scientific GeoConference & EXPO SGEM 2013 ALBENA
- XXXVIII International Conference Chemistry for Agriculture (Karpacz)

Výstupy budou představeny v rámci konference VŠB-TUO, která bude věnována výsledkům studentské grantové soutěže.

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia24000,-24000,-
3. Materiálové náklady40000,-51833,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek30000,-24079,-
5. Služby35000,-61419,-
6. Cestovní náhrady30000,-15169,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory20000,-20000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)20000,-2500,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady199000,-
Uznané náklady199000,-
Celkem běžné finanční prostředky199000,-199000,-