Model separace bioodpadu z domovního odpadu. Případová studie města Brna

^†Jiří HŘEBÍČEK ^a, Jiří KALINA ^b, Martin VANĚČEK ^c
a Institut biostatistiky a analýz, Masarykova universita, Kamenice 126/3, 625 00 Brno,
^b Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Masarykova universita, Kamenice 753/5, 625 00 Brno, e-mail: kalina@mail.muni.cz
^c Odbor životního prostředí, Magistrát města Brna, Kounicova 67, 601 67 Brno,
e-mail: vanecek.martin@brno.cz

Článek představuje analýzu a návrh modelového systému nakládání s biologickým odpadem ve vzorovém městě ve středních a severních zemí Evropské unie. Biologický odpad je považován za biologicky odbouratelnou složku odpadu z domácností, který je hodnocen ve čtyřech typech zastavěných oblastí města: venkovská (příměstská) oblast; vilová oblast; panelové sídliště a blokové domy. Je také uvažována tvorba biologického odpadu ve vegetačním období i mimo něj, a následně také její celoroční potenciál. Biologický odpad je považován za specifikovaný Evropským seznamem odpadů, zejména kódy: 20 01 08 Biologicky rozložitelný odpad z kuchyní a jídelen (konkrétně z domácností); 20 02 01 Biologicky rozložitelný odpad (odpad ze zahrad rodinných domů) a biologický odpad ze směsného komunálního odpadu (kód 20 03 01). Je vytvořen ekonomický model produkce, sběru a úpravy biologického odpadu a z ekonomického hlediska jsou vyhodnocovány potenciální scénáře hospodaření s bioodpady. Je prezentována případová studie současného systému řízení biologického odpadu města Brna. Vyhodnocují se také ekonomické náklady a přínosy různých navržených modelů pro město Brno včetně množství vzniklého odpadu (náklady na pronájem kontejnerů, náklady na sběr, náklady na materiálové využití zařízení atd.). Nakonec je prezentován návrh nejlepšího řešení pro nakládání s bioodpady města Brna s návrhy a doporučeními pro další kroky včetně návrhu míst vhodných pro aplikaci různých typů nakládání s bioodpady.

Klíčová slova: bioodpad, modelování bioodpadu, komunální odpad, ekonomické analýzy, případová studie, město Brno.

Porovnání složení a produkce domovního bioodpadu z rodinných domů a bytových jednotek

Bohdan STEJSKAL ^a, Anna MALSOVÁ ^a, Anna BÁREKOVÁ ^b
a Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav aplikované a krajinné ekologie, Zemědělská 1, 613 00 Brno, e-mail: bohdan.stejskal@mendelu.cz
^b Slovenská polnohospodárska univerzita v Nitre, Fakulta zahradníctva a krajinného inžinierstva, Katedra krajinného plánovania a pozemkových úprav, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovenská republika

Biologicky rozložitelné odpady tvoří zhruba polovinu komunálních odpadů. Bioodpady tvoří téměř polovinu tuhých komunálních odpadů. Charakteristika domovního bioodpadu je důležitá pro určení nejvhodnější metody jeho zpracování. V tomto článku jsou popsány rozdíly ve složení a množství bioodpadu pocházejícího z domácností rodinných i bytových domů, sledovaných po dobu jednoho roku. Roční měrná produkce bioodpadů z rodinných domů i bytů byla téměř stejná. Domovní bioodpad je tvořen zejména odpady z ovoce a zeleniny; tvoří zhruba 60 % domovních bioodpadů v rodinných domech a 73 % bioodpadů z domácností. Produkce biologického odpadu nevhodného pro kompostování byla devětkrát větší v rodinných domech ve srovnání s bytovými domácnostmi. Výsledky tohoto výzkumu by mohly být využity ke srovnání dalších studií a mohly by být použity ke stanovení vhodné technologie zpracování biologického odpadu v závislosti na místě a termínu produkce bioodpadu.

Klíčová slova: biologicky rozložitelný odpad, domovní odpad, složení odpadů, množství odpadů

Organická frakce tuhého komunálního odpadu a její vysokosušinová anaerobní digesce

Jiří RUSÍN, Kateřina CHAMRÁDOVÁ
Vysoká škola báňská-Technická univerzita Ostrava, Institut environmentálních technologií, 17. listopadu 2172/15, 70833 Ostrava Poruba, e-mail: jiri.rusin@vsb.cz

V rámci projektu Technologické agentury České republiky, jehož hlavním cílem je vyvinout (semi)kontinuálně pracující kontejnerovou bioplynovou stanici schopnou zpracovávat podsítnou frakci tuhého komunálního odpadu, byly provedeny laboratorní zkoušky vysokosušinové anaerobní digesce podsítné – převážně organické frakce (OFSKO). Vzorky SKO byly získány na skládce Ostrava Hrušov a bez drcení podrobeny dvoustupňové separaci. Podsítná frakce oddělená průmyslovým bubnovým sítem s otvory průměru 80 mm byla separována laboratorním bubnovým sítem s otvory 15x15 mm a 24x24 mm. Zkoušky podsítné frakce prokázaly produkci bioplynu 0,125 a 0,181 m_N³ kg_TS^-1.

Klíčová slova: komunální odpad, organická frakce, podsítná frakce, OFSKO, vysokosušinová anaerobní digesce, kofermentace, bioplyn

Stabilizace/solidifikace odpadního zinkového kalu pomocí cementu

Štěpán VINTER ^a, Maria Teresa MONTANES ^b, Vratislav BEDNAŘÍK ^a
a Ústav inženýrství ochrany životního prostředí, Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta technologická, Vavrečkova 275, 762 72, Zlín, e-mail: bednarik@ft.utb.cz
^b Ingeniería Electroquímica y Corrosión. Departamento de Ingeniería Química y Nuclear. Universitat Politécnica de Valencia (Polytechnická universita ve Valencii), Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Španělsko, e-mail: tmontane@iqn.upv.es

Proces stabilizace/solidifikace pomocí Portlandského cementu byl aplikován pro úpravu odpadního kalu z žárového zinkování. Portlandský cement byl zvolen jako pojivo pro svou dostupnost jako jedno z nejlevnějších pojiv dobře známých svou použitelností pro zpracování nebezpečných odpadů. Účinnost procesu byla hodnocena pomocí vyluhovacího testu dle normy EN 12457-4, a také pomocí vyluhovacího testu v kyselině octové (TCLP). Vliv složení směsi na proces stabilizace/solidifikace byl charakterizován parametry toxicity a retence polutantů v matrici. Získaná data byla podrobena statistické analýze za použití metody multi-faktorového návrhu experimentu. Práce se zabývá odpadem z odmašťování a chemického čištění povrchu ocelových výrobků před žárovým zinkováním. Tento odpad nevyhovuje legislativním požadavkům na obsah polutantů ve vodném výluhu, a proto jej není možné bez další úpravy ukládat na skládky odpadů. Hlavním cílem studie bylo stabilizovat a solidifikovat uvedený toxický odpad, a tak umožnit jeho bezpečné uložení na skládku odpadů.

Klíčová slova: odpad z pozinkování; stabilizace/solidifikace; vyluhovací testy; toxicita.

Studium vývoje struktury pórobetonu s příměsí fluidního popílku

Vít ČERNÝ, Jindřich MELICHAR, Jan FLEISCHHACKER, Rostislav DROCHYTKA
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Veveří 95, 602 00 Brno
e-mail: cerny.v@fce.vutbr.cz, melichar.j@fce.vutbr.cz, fleischhacker.j@fce.vutbr.cz, drochytka.r@fce.vutbr.cz

Článek se věnuje problematice vlivu příměsi fluidního popílku na strukturu pórobetonové hmoty. Fluidní popílek byl do směsi vápna, křemičitého písku a hliníkového prášku přimísen v procentuálních podílech 10, 30 a 50 % hmotnosti suché směsi. Molární poměr SiO₂/CaO byl nastaven na 0.73. Vytvořené vzorky o rozměrech 100x100x100 mm byly autoklávovány při teplotě 185 °C a tlaku 1,3 MPa podobu 12 hodin a následně byly stanoveny fyzikálně-mechanické parametry a proveden rozbor struktury pomocí rentgenové difrakční analýzy (RTG) a rastrovací elektronové mikroskopie (REM).

Příměs fluidního popílku měla pozitivní vliv na tvorbu CSH fází, hlavně na obsah tobermoritu. Se zvyšováním obsahu příměsi stoupala intenzita píků tobermoritu, kdy při obsahu 10 % hm. Nebyla jeho přítomnost zaznamenána, při 30 % a 50 % hm. Obsah tobermoritu stoupal, přičemž jeho obsah byl maximální při 50 % příměsi.

Klíčová slova: autoklávovaný pórobeton, kalcium hydrosilikáty, popílek, křemičitý písek, fluidní popílek, hydrotermální reakce, tobermorit, katoit, síranová příměs.

Vysokoteplotním popílkem modifikovaná malta s obsahem agloporitu exponovaná v CO₂ a při vysokých teplotách

Tomáš MELICHAR, Jiří BYDŽOVSKÝ, Ámos DUFKA
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Veveří 331/95, 602 00 Brno, e-mail: melichar.t@fce.vutbr.cz, bydzovsky.j@fce.vutbr.cz, dufka.a@fce.vutbr.cz

Článek prezentuje výzkum zaměřený na synergické působení CO₂ a extrémních teplot na polymer-cementové malty. Podstatným kritériem při návrhu složení hmot bylo kromě dosažení požadovaných vlastností také, co nejvyšší množství složek z alternativních surovinových zdrojů. Proto byla matrice, resp. pojivová složka modifikována vysokoteplotním popílkem. Podstatnou část kameniva zaujímal popílkový agloporit. Agloporit je lehké kamenivo uměle vyráběné samovýpalem z vysokoteplotního popílku. Malty byly testovány na odolnosti proti karbonataci dle ČSN EN 13295 a následně exponovány při teplotách 22 – 1,000 °C. Malty byly analyzovány i v dlouhodobějším časovém horizontu – 90 a 150 dní. Hodnoceny byly jak fyzikálně-mechanické, tak fyzikálně-chemické vlastnosti včetně mikrostruktury (SEM, DTA, XRD and CT). Bylo zjištěno, že z hlediska analyzovaného vlivu synergického působení CO₂ a vysoké teploty jsou vyvinuté malty značně odolné.

Klíčová slova: malta, polymer, cement, popílek, agloporit, trvanlivost, oxiduhličitý, pevnost v tlaku a ohybu, extrémní teplota, odolnost, mikrostruktura.

Metoda biologické úpravy horkého odpadního vzduchu – optimalizace inokulace a provozu probublávaného reaktoru

Tereza HNÁTKOVÁ ^a, Michal ŠEREŠ ^{a, b}, Jan CHALUPA ^b, Martin HALECKÝ ^b, Jiří BARTA ^c
a DEKONTA, a.s., Dřetovice 109, 273 42, Stehelčeves, e-mail: hnatkova@dekonta.cz,
^b Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Ústav biotechnologie, Praha,
^c Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Ústav biologie ekosystémů

V rámci projektu bylo testováno použití dvou dříve izolovaných a popsaných termofilních bakterií Geobacillus caldoxylosilyticus BGSC W98A1 a Aeribacillus pallidus v probublávaném kolonovém reaktoru určeném pro biofiltraci odpadního horkého vzduchu. Optimalizace složení inokula byla provedena za použití metody cílené adaptace založené na přidání znečišťujících látek jakožto primárního zdroje uhlíku a energie do kultivačního média v závislosti na konečné aplikaci. V simulačních testech byly jakožto kontaminanty použity následující látky ve směsi: aceton, ethylacetát, kyselina propionová, a-pinen, triethylamin (TEA) a dimethylsulfid (DMS), teplota vzduchu pro testy byla nastavena na 50°C. Jedná se o směs látek vyskytujících se jakožto kontaminanty v odpadních plynech, senzoricky aktivních, s různými fyzikálně-chemickými vlastnostmi, strukturou, biologickou rozložitelností a požadavky na jejich specifické degradéry. Testovaná směs tedy představuje svým složením reprezentativní směs, která se běžně vyskytuje v reálných odpadních plynech. V závěru prováděných testů byly provedeny analýzy taxonomické distribuce bakterií. Výsledky potvrdily velké rozdíly v odstraňování jednotlivých znečišťujících látek a schopnost obou testovaných kmenů aplikovaných v inokulu přežít v testovaných podmínkách v reaktoru.

Klíčová slova: optimalizace inokula, termofilní biofiltrace, probublávaný kolonový reaktor, smíšené znečištění, Geobacillus caldoxylosilyticus, Aeribacillus pallidus

Zpracování kapalné frakce fermentačního zbytku biologickou nitrifikací a tepelným zahuštěním

Pavel MÍCHAL, Pavel ŠVEHLA, Lukáš PACEK, Pavel TLUSTOŠ
Katedra agroenvironmentální chemie a výživy rostlin, Česká zemědělská univerzita v Praze, Kamýcká 129, 165 00 Praha 6 – Suchdol, e-mail: michalp@af.czu.cz; svehla@af.czu.cz

Tento příspěvek je zaměřen na dvoustupňovou úpravu kapalné frakce fermentačního zbytku (tzv. fugátu) umožňující řešit problémy spojené s velkou produkcí fermentačního zbytku v rámci provozu zemědělských bioplynových stanic, které byly v posledních letech v ČR vybudovány. Tato úprava spočívá v biologické nitrifikaci dusíku obsaženého ve fugátu a následném tepelném zahuštění nitrifikovaného fugátu. Nitrifikace umožní oxidaci významné části amoniakálního dusíku na dusičnany a zároveň vede k poklesu pH fugátu, čímž mohou být minimalizovány ztráty dusíku těkáním amoniaku v průběhu skladování fugátu i jeho aplikace na zemědělskou půdu. Zahuštění využívající přebytečné teplo produkované kogeneračními jednotkami pak vede k radikálnímu snížení objemu fugátu a k produkci destilátu. Zahuštěný fugát s vysokým obsahem dusičnanů může být využit jako cenné hnojivo, přičemž náklady na jeho dopravu jsou podstatně nižší než v případě surového fugátu, sníží se i riziko zhutňování půdy častými pojezdy zemědělské techniky aplikující fugát. Nabízí se i využití destilátu jako procesní vody například pro optimalizaci sušiny substrátu vstupujícího do anaerobního reaktoru bioplynové stanice. V rámci příspěvku jsou presentovány prvotní výsledky výzkumu v této oblasti. Ty naznačují, že nitrifikační proces může být úspěšně iniciován a může kontinuálně probíhat i v agresívním prostředí fugátu, přičemž nitrifikace vede ke snížení pH fugátu až o několik jednotek. Hlavním faktorem ovlivňujícím vlastnosti produktů odpařovacího procesu je hodnota pH zahušťovaného fugátu.

Klíčová slova: fermentační zbytek, fugát, živiny, nitrifikace, tepelné zahušťování

Sledování mobility kovů v zemině během klasického a mikrovlnného ohřevu

Andrea BENDOVÁ, Karolína KEPRTOVÁ
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Fakulta technologie ochrany prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6; e-mail: sykorovn@vscht.cz

Cílem této práce je srovnání mobility těžkých kovů v zemině před a po termické desorpci. Ohřev materiálu probíhal v klasické a mikrovlnné peci za teplot 200 °C a 380 °C. Ke sledování mobility těžkých kovů (Cr, Cu, Pb, Zn) byla zvolena sekvenční extrakční analýza podle modifikovaného protokolu BCR. Po analýze získaných roztoků na atomovém emisním spektrometru lze říci, že během ohřevu dochází pouze k minimálním změnám v mobilitě vybraných kovů. Nejvýraznější změny jsou pozorovány u Cu, kdy při mikrovlnném ohřevu na teplotu 380 °C dochází k nárůstu mobility kovu v životním prostředí.

Klíčová slova: termická desorpce, těžké kovy, sekvenční extrakční analýza, mikrovlnný ohřev

Mikrobiální oživení zeminy po procesu termické desorpce

Petra KUBÍNOVÁ, Jiří KROUŽEK, Zuzana HONZAJKOVÁ
VŠCHT v Praze, Fakulta technologie ochrany prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6,
e-mail: petra.kubinova@vscht.cz

Práce je věnována účinku mikrovln na půdní mikroorganismy a hodnocení jejich vlivu na výsledný dekontaminační efekt. Experimenty mikrovlnné termické desorpce v laboratorním měřítku probíhaly s využitím reálně kontaminovaných matric. Byl sledován účinek teplotních režimů mikrovlnné termodesorpce na testovanou zeminu a její ovlivnění heterotrofních mikroorganismů po skončení procesu. Pro vzorky zeminy byla provedena vstupní a výstupní měření mikrobiální aktivity (DHA, respirační aktivita a stanovení celkového počtu heterotrofních mikroorganismů) a doprovodná analýza poklesu dekontaminace (HS-GC).

Klíčová slova: termická desorpce, mikrovlnný ohřev, dekontaminace zeminy, organické polutanty, mikrobiální aktivita, půdní heterotrofní mikroorganismy 

Využití jílových minerálů na výrobu biodegradabilních směsí na bázi polyvinylalkoholu a keratinového hydrolyzátu

Martin JURČA ^a, Markéta JULINOVÁ ^a, Roman SLAVÍK ^a, Pavel MOKREJŠ ^b
a Ústav inženýrství ochrany životního prostředí, Fakulta technologická, Univerzita Tomáše Bati ve, email: martenjurca@seznam.cz, julinova@ft.utb.cz, slavik@ft.utb.cz
^b Ústav inženýrství polymerů, Fakulta technologická, Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně,
e-mail: mokrejs@ft.utb.cz

V rámci výzkumu byly navrženy kompozitní PVA fólie, obsahující vybrané typy jílových minerálů a keratinový hydrolyzát. Přídavkem jílových plniv dochází ke zlepšení procesních a uživatelských vlastností výsledného kompozitu. V rámci výzkumu byly použity dostupná komerčně vyráběná nanoplniva Cloisite^® Na⁺, Cloisite^® 20A, Cloisite^® 30B, dále Kaolin Sedlece 1A a odpadní Kaolin Střeleč, poslední skupinu tvořily syntetické zeolity připravené z odpadních surovin. Směsné fólie byly následně podrobeny biodegradačním experimentům. Výsledky testů naznačují vliv typu jílu na výsledný stupeň rozkladu fólie.

Klíčová slova: polyvinyl alkohol, kompozitní materiály, jílové minerály, keratinový hydrolyzát

Příprava vodivých kompozitů na bázi termoplastického pojiva, grafitu a sazí

Jan KŘIVČÍK ^a, Petr MAZÚR ^b, Zdeňka ČERNÁ ^c
a MemBrain s.r.o., Pod Vinicí 87, 471 27 Stráž pod Ralskem, e-mail: j.krivcik@membrain.cz
^b ZČU Plzeň, Nové technologie – výzkumné centrum, Univerzitní 8, 306 14 Plzeň
^c TIU-PLAST a.s., Práce 657, 277 11 Neratovice

V důsledku rozvíjejících se ekonomik roste poptávka po zdrojích elektrické energie. S tím ale souvisí i otázka rovnoměrného pokrytí elektrické energie v průběhu dne. Tuto problematiku by měly řešit tzv. konvertory elektrické energie v podobě klasických akumulátorů, palivových článků, redoxních průtočných baterií apod. Tato práce má za cíl porovnat přípravu a mechanické vlastnosti vodivých kompozitů na bázi termoplastického pojiva (vysokotekutý polypropylen random kopolymer) a jako vodivých přísad tří typů grafitů (jemný syntetický, hrubý syntetický a přírodní) v kombinaci se třemi typy sazí o různém měrném povrchu. Smyslem práce je nalézt směr vhodné kombinace grafitu a sazí s cílem dosažení co nejlepších vodivostních charakteristik, mechanických vlastností a rovněž i zpracovatelnosti. Pro jednoduchost byly vždy připravovány směsi jednoho typu grafitu a sazí pro dva různé poměry. Tyto nové kompozitní materiály by měly nalézt uplatnění např. jako levné alternativy bipolárních desek. Bylo potvrzeno, že přísady s vysokým měrným povrchem snižují limit maximálního obsahu vodivých složek, čímž mohou negativně ovlivnit výslednou vodivost kompozitu. Na druhou stranu vyztužující charakter jemných částic zvyšuje mechanickou pevnost, avšak na úkor zhoršené zpracovatelnosti a vyšší křehkosti.

Klíčová slova: redoxní průtočné baterie, kompozitní bipolární deska

Adsorpce vzácných plynů z helia

Martin JANÁK, Karel CIAHOTNÝ
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Technická 5, 166 28 Praha,
e-mail: janaka@vscht.cz, Karel.Ciahotny@vscht.cz

Rostoucí poptávka po energiích ve světě vede k potřebě vytvářet nové zdroje s vyšší účinností a nižším dopadem na životní prostředí. Pokročilé jaderné reaktory mohou být jednou z možností jak udržitelně nahradit fosilní paliva a omezit tak emise oxidu uhličitého a dalších látek znečišťujících ovzduší. Nejdůležitějším cílem IV. generace jaderných reaktorů je bezpečnost, a proto budou kladeny velké nároky na jejich bezpečnostní systémy. Součástí bezpečnostního systému pro budoucí heliem chlazené reaktory by mohl být separační systém pro odstranění radioaktivních vzácných plynů z primárního okruhu. Pro odstranění vzácných plynů z helia byla na VŠCHT v Praze použita adsorpční aparatura. Možnost separace xenonu a kryptonu z helia byla potvrzena za tlaku 40 bar a teplotě 22 °C v adsorbéru. Následně byla separační účinnost zvýšena snížením teploty v adsorbéru na -40 °C. Separace kryptonu probíhala s dostatečnou účinností až při teplotě -75 °C.

Klíčová slova: pokročilé jaderné reaktory, nečistoty v heliu, krypton, xenon, adsorpce

Multicyklické testování hydrotalcitových sloučenin z hlediska sorpce CO₂

Barbora MIKLOVÁ ^a, Marek STAF ^a, Veronika VRBOVÁ ^a, Veronika PODZEMNÁ ^b
a Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší, Technická 5, 166 28 Praha 6, e-mail: miklovab@vscht.cz
^b Centrum materiálů a nanotechnologií - CEMNAT, Univerzita Pardubice, nám. Čs. legií 565, 530 02 Pardubice

Tento příspěvek se věnuje velmi aktuálnímu tématu snižování emisí oxidu uhličitého do atmosféry. Je zaměřen především na aplikaci syntetických sorbentů na bázi hydrotalcitových sloučenin. Tyto sloučeniny jsou sice z ekonomického hlediska méně výhodné než např. přírodní sorbenty, nicméně při dlouhodobém testování vykazují vcelku uspokojivé sorpční vlastnosti a podstatně vyšší stabilitu. Pro experimentální ověření sorpčních vlastností bylo vybráno několik zástupců hydrotalcitových sloučenin, z nichž část byla dále chemicky modifikována za účelem zvýšení jejich sorpčních kapacit. Experimenty byly prováděny na pěti různých vzorcích hydrotalcitů s využitím metody termogravimetrické analýzy. V průběhu experimentů byla studována stabilita těchto sorbentů, jejich sorpční kapacita a rovněž strukturální změny. Ze získaných výsledků je patrné, že během cyklicky se opakujících kroků kalcinace/karbonatace nedochází k poklesu sorpčních kapacit, což je velká výhoda pro následné praktické využití.

Klíčová slova: záchyt CO₂, termogravimetrie, hydrotalcitové sloučeniny

Model of biowaste separation of household waste. Case study of the city of Brno

^†Jiří HŘEBÍČEK ^a, Jiří KALINA ^b, Martin VANĚČEK ^c
a Institute of Biostatistics and Analyses, Masaryk University, Czech Republic,
^b Research Centre for Toxic Compounds in the Environment, Masaryk University, Czech Republic, e-mail: kalina@mail.muni.cz
^c Department of the Environment, Brno City Municipality, Czech Republic

The paper presents an analysis of the current state and design of a biowaste management system of in a model city of middle or north European Union countries. Biowaste is considered as a biodegradable component of household waste, evaluated in four types of built-up areas of the city: rural (suburban) area; villa area; panel housing estates and block-house estate areas. Variable biowaste generation is considered depending on the growing season. In this paper, the biowaste is specified in accordance with the European List of Waste as sum of waste types No. 20 01 08 the biodegradable kitchen and canteen waste (specifically from households); No. 20 02 01 the biodegradable waste (waste from gardens in apartment and family houses) and the biowaste share from the mixed municipal waste (No. 20 03 01). The economic model of generation, collection and treatment of the biowaste is developed and potential scenarios of the biowaste management are evaluated from the economic point of view.

A case study of the the biowaste management system of the city of Brno (Czechia) is presented. The evaluation of economic costs and benefits of the various proposed models for the city is also presented, including the quantity of generated waste (containers rental costs, collection costs, costs for material recovery facilities etc.). Finally, a design of the best available solution for the biowaste management for the city is presented, with proposals and recommendations for the next steps, including a design of areas suitable for the application of different types of the biowaste management.

Keywords: biowaste, biowaste modeling, municipal waste, economic analyses, case study, the city of Brno.

Comparison of family house and apartment households bio-waste production and composition

Bohdan STEJSKAL^a, Anna MALSOVÁ^a, Anna BÁREKOVÁ^b
a Mendel University in Brno, Faculty of Agronomy, Department of Applied and Landscape Technology, Zemedelska 1, 613 00 Brno, Czech Republic, e-mail: bohdan.stejskal@mendelu.cz,
^b Slovak University of Agriculture in Nitra, Horticulture and Landscape Engineering Faculty, Department of Landscape Planning and Land Consolidation Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovak Republic

Bio-waste makes up almost half portion of municipal solid waste. The characterization of household bio-waste is important in determining the most appropriate treatment method. The differences in composition and amount of bio-waste derived from family house households and apartment households during the four quarters are described in this paper. Eight components and specific weight of bio-waste were evaluated. Total average production of household bio-waste was almost the same in family houses households and apartment household. Household bio-waste was comprised mainly (60 % at family houses and 73 % at apartments, respectively) of fruit and vegetable debris. The production of bio-waste improper for composting was nine times larger in family house households compared to apartment households. Results of this research could be utilized to support another composition and parameters of bio-waste and be suitable for establishing bio-waste processing.

Key words: biodegradable waste, household waste, waste composition, waste amount

Organic fraction of municipal solid waste and its high-solids anaerobic digestion

Jiří RUSÍN, Kateřina CHAMRÁDOVÁ
Vysoká škola báňská-Technická univerzita Ostrava, Institut environmentálních technologií, 17. listopadu 2172/15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic, e-mail: jiri.rusin@vsb.cz

Within the framework of a project of the Czech Republic's Technological Agency, the main objective of which is to develop a semi-continuous container biogas station able to process the undersize fraction of municipal solid waste, laboratory tests of high-solids anaerobic digestion of the undersize - predominantly organic fraction (OFSKO) were carried out. The MSW samples were obtained at the Ostrava Hrušov landfill site and were subjected to two-stage separation without crushing. The undersize fraction separated by an industrial rotary drum sieve with holes of 80 mm diameter was separated by a lab-scale drum sieve with 15x15 mm and 24x24 mm holes. The undersize fractions showed biogas production of 0.125 and 0.181 m_N³ kg_TS^-1, respectively.

Keywords: municipal waste, organic fraction, undersize fraction, OFMSW, high solids anaerobic digestion, co-fermentation, biogas

Stabilization/solidification of zinc containing sludge using Portland cement

Štěpán VINTER ^a, Maria Teresa MONTANES ^b, Vratislav BEDNAŘÍK ^a
a Department of Environmental Protection Engineering, Tomas Bata University in Zlin, Faculty of Technology, Vavreckova 275, 762 72, Zlin, Czech Republic, e-mail: bednarik@ft.utb.cz
^b Ingeniería Electroquímica y Corrosión. Departamento de Ingeniería Química y Nuclear. Universitat Politécnica de Valencia (Polytechnic University of Valencia), Camino de Vera s/n, 46022, Valencia, Spain, e-mail: tmontane@iqn.upv.es

Stabilization/Solidification process using Portland cement was applied for the treatment of sludge from hot-dip galvanization process. It is a process aimed at protecting and improving the quality of steel parts against the corrosion and oxidation caused by the humidity. Ordinary Portland cement was chosen as a binder for its affordability as a one of the cheapest type of binder and well known for its usability for hazardous waste treatment. Effectiveness of the process was evaluated using leaching tests according to both the EN 12457-4 standard and the Toxicity Characteristic Leaching Procedure. The effect of the mixture composition on the process was analyzed in terms of the extract toxicity and ability to retain pollutants in the concrete matrix. Furthermore, the obtained data were evaluated using statistical analysis, namely, multi-level factorial design of experiment. This paper deals with the waste from the pre-treatment of steel pieces by degreasing and chemical cleaning the surface before the hot-dip galvanization process. This waste does not meet the regulatory levels of the pollutant leaching and thus its treatment is required before land disposal. The aim of this study was to stabilize and solidify this toxic waste and thus fulfill the limit values required for land disposal.

Keywords: zinc plating waste; stabilization/solidification; leaching tests; toxicity.

Structure development study of porous concrete with fluidized-bed combustion ash admixture

Vit CERNY, Jindrich MELICHAR, Jan FLEISCHHACKER, Rostislav DROCHYTKA
Brno University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Veveri 95, 602 00 Brno, Czech Republic, e-mail: cerny.v@fce.vutbr.cz, melichar.j@fce.vutbr.cz, fleischhacker.j@fce.vutbr.cz, drochytka.r@fce.vutbr.cz

Because of its correlation between compressive strength and density autoclaved aerated concrete (AAC) is very suitable building material for many applications. Optimal macrostructure of AAC skeleton is composed by small air pores. On the other hand the well grown crystals of 11 Å tobermorite are the most important part of the microstructure. The mineral is formed in hyper-alkaline, hydrothermal environment in CaO – SiO₂ – Al₂O₃ – H₂O system. Main objective of this article is to study the influence of combustion fly ash, as gypsum and partially lime alternative on its properties. Ground quartz sand was used as the initial raw material with an admixture of fluidized combustion ash. In order to reach Ca/Si molar ratio of 0.73 the main silica sources were mixed together. The instrument for the hydrothermal synthesis carried out in the saturated steam environment at the pressure 1.3 MPa and temperature 185°C for 12 hours the laboratory autoclave was used. As the parameters observed in order to analyze physical-mechanical properties of the samples density and compressive strength were chosen. X-ray diffraction method was used to observe the growth of main mineralogical phases and scanning electron microscope (SEM) was used for crystal observation. From the results it is apparent that the FBCA had significant influence to tobermorite crystallization and formation.

Keywords: autoclaved aerated concrete (AAC), calciumsilicatehydrates (CSH), fly ash (FA), quartz sand, fluidized bed combustion ash (FBCA), hydrothermal reactions, tobermorite, katoite, sulfate admixture, rietveld refinement

Fly ash modified mortar with content ofagloporite exposed to CO₂ and high temperature

Tomas MELICHAR, Jiri BYDZOVSKY, Amos DUFKA
Brno University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Veveri 331/95, 602 00 Brno, Czech Republic,
e-mail: melichar.t@fce.vutbr.cz, bydzovsky.j@fce.vutbr.cz, dufka.a@fce.vutbr.cz

This paper presents our research focused on the synergic influence of CO₂ and extreme temperature on polymer-cement mortars. The basic criterion of the design for the composition of these materials was to achieve the required properties and maximum possible use of components originating from alternative raw material resources. For this reason, the matrix or binding component was modified with high temperature fly ash. Fly ash agloporite created a substantial proportion of the aggregate. Agloporite is a porous aggregate artificially produced by means of self-firing from high temperature fly ash. Mortars were subjected to tests of their resistance to carbonation in accordance with CSN EN 13295 and subsequently exposed to temperatures from 22 °C to 1,000 °C. Mortars were also analyzed in the longer term: after 90 and 150 days; physico-mechanical and physical-chemical properties, including microstructure, were analyzed (SEM, DTA, XRD and CT). It was determined that, as regards the analyzed influence of synergic action of CO₂ and high temperature, the mortars showed considerable levels of resistance.

Keywords: Mortar, polymer, cement, fly ash, agloporite, durability, carbon dioxide, compressive and flexural strength, extreme temperature, resistance, microstructure.

Method of biological treatment of hot air – inoculum optimization and operation of a bubble column reactor

Tereza HNÁTKOVÁ ^a, Michal ŠEREŠ ^{a, b}, Jan CHALUPA ^b, Martin HALECKÝ ^b, Jiří BARTA ^c
a DEKONTA, a.s., Dřetovice 109, 273 42, Stehelčeves, Czech Republic,
e-mail: hnatkova@dekonta.cz
^b University of Chemistry and Technology, Prague, Department of Biotechnology, Prague, Czech Republic
^c University of South Bohemia in České Budějovice, Department of Ecosystem Biology, České Budějovice, Czech Republic

Use of two previously isolated and described thermophilic bacteria Geobacillus caldoxylosilyticus BGSC W98A1 and Aeribacillus pallidus in bubble column reactor for biological treatment of waste hot air was tested. The development of inoculum composition was carried out using the method of the goal-directed adaptation depending on final application by the addition of the pollutants as a primary source of carbon and energy into the culture medium. Acetone, ethyl acetate, propionic acid, α-pinene, triethylamine (TEA) and dimethyl sulfide (DMS) in the mixture were used to pollute a hot (50 °C) air. That mixture of odor pollutants with different physical-chemical properties, structure, biodegradability and claims on their specific degraders is representative of air pollution that is commonly present in real off-gases. Finally the analyses of taxonomic distribution of bacteria at the end of the reactor operation were performed. The results confirmed high differences in removing of individual pollutants and surviving of both introduced thermophilic bacteria in the reactor.

Keywords: inoculum optimization, thermophilic biofiltration, bubble column reactor, mixed pollution, Geobacillus caldoxylosilyticus, Aeribacillus pallidus

Treatment of the Liquid Phase of Digestate Using Biological Nitrification and Subsequent Thermal Thickening (in Czech)

Pavel MICHAL, Pavel SVEHLA, Lukas PACEK, Pavel TLUSTOS
Department of Agro-Environmental Chemistry and Plant Nutrition, Czech University of Life Sciences Prague, Kamýcká 129, Prague-Suchdol, 165 21, Czech Republic,
e-mail: svehla@af.czu.cz

This paper deals with two-stage treatment of the liquid phase of digestate (so called fugate or liquid digestate) enabling to solve the problems connected with large production of digestate during the operation of agricultural biogas plants which were constructed intensively during last years in the Czech Republic. The treatment consists of the biological nitrification of ammonia contained in the fugate and consequent thermal thickening of all nutrients contained in fugate pre-treated by the nitrification. Nitrification ensures partial conversion of ammonia to nitrate and simultaneously induces pH decrease in the fugate. By this way, the nitrogen losses during the storage and during the application of fugate to soil which are mainly caused by the volatilization of free ammonia could be minimized. Thermal thickening utilizing excess of heat produced by cogeneration units consequently leads to radical decrease of the volume of fugate where valuable distilled liquor will be produced. Thickened fugate could be applied as fertilizer where the costs for the transport of this material will be reduced significantly in the comparison with raw fugate. Also the risk of the compacting of the soil by frequent driving of agricultural vehicles will be reduced significantly. The distilled liquor produced during the thermal thickening could be used as the process water e.g. for the optimization of the content of dry matter in the substrate for anaerobic reactor of biogas plant. Primary results of the research in the field of combined treatment of the fugate by nitrification and subsequent thermal thickening are presented within this paper. The results indicated that the nitrification process could be successfully initiated and operated in the aggressive environment of fugate where the pH of fugate could decrease even by several units thanks to initiation of nitrification. The main factor influencing the course of thermal thickening of raw fugate was the pH value reached during the evaporation process.

Keywords: digestate; fugate; nitrogen; nitrification; thermal thickening

Influence of thermal desorption on mobility of heavy metals in soils (in Czech)

Andrea BENDOVÁ, Karolína KEPRTOVÁ
University of Chemistry and Technology Prague, Faculty of Environmental Technology, Technická 5, 166 28 Praha 6, Czech Republic, e-mail: sykorovn@vscht.cz

This study is focused on the comparison of mobility of heavy metals in soil during thermal desorption. Thermal treatment has been carried out using a microwave and convection (classical) device operating at 200 °C a 380 °C. Heavy metals (Cr, Cu, Pb, Zn) were analyzed by atomic emission spectrometry and were monitored by modified sequential extraction procedure (BCR). The change of their mobility was insignificant. The most significant changes are observed in Cu at microwave heating by temperature 380 °C, when the mobility increased.

Keywords: thermal desorption, heavy metals, sequential extraction procedure

Effect on soil microbial activity after thermal desorption process (in Czech)

Petra KUBÍNOVÁ, Jiří KROUŽEK, Zuzana HONZAJKOVÁ
University of Chemistry and Technology Prague, Faculty of Environmental Technology, Technicka 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic, e-mail: petra.kubinova@vscht.cz

This paper explains the potentional remedial effect of microwave heating assisted soil vapor extraction on contaminated soil. Also explains the limits for recovery heterotrophic soil microorganisms after used in-situ decontamination technique.

Experiments are designed by using real contamination of soil. Samples have input and output measurement of biological activity (dehydrogenase activity, respiration activity and determining the total number of heterotrophic soil microorganisms) and measurement of loss contamination in soil (HS‑GC/FID).

Collectively, our results suggest that microwave heating-assisted SVE using our technology is a viable, cost-effective and speedy alternative to thermal desorption for in situ soil decontamination.

Keywords: thermal desorption, microwave heating, soil decontamination, organic pollutants, microbial activity, soil heterotrophic microorganisms.

Use of clay minerals to produce biodegradable mixtures based on polyvinyl alcohol and keratin hydrolyzate (in Czech)

Martin JURČA ^a, Markéta JULINOVÁ ^a, Roman SLAVÍK ^a, Pavel MOKREJŠ ^b
a Department of Environmental Protection Engineering, Faculty of Technology, Tomas Bata University in Zlin, e-mail: martenjurca@seznam.cz, julinova@ft.utb.cz, slavik@ft.utb.cz,
^b Department of Polymer Engineering, Faculty of Technology, Tomas Bata University in Zlin, Czech Republic, e-mail: mokrejs@ft.utb.cz

In the research, composite PVA films to contain selected types of clay minerals and keratin hydrolyzate were designed. The addition of clay fillers can also improve the process and user properties of the resulting composite. In the research the Cloisite^® Na⁺, Cloisite^® 20A, Cloisite^® 30B, Kaolin Sedlec 1A, waste Kaolin Strelec and zeolites prepared by synthesis of the waste materials. The blended films were subsequently subjected to biodegradation experiments. The test results indicie the effect of the mineral clay type on the resulting film decomposition.

Keywords: polyvinyl alcohol, composite materials, mineral clay, keratin hydrolyzate

Preparation of conductive composites based on thermoplastic binder, graphite and carbon black (in Czech)

Jan KŘIVČÍK ^a, Petr MAZÚR ^b, Zdeňka ČERNÁ ^c
a MemBrain s.r.o., Pod Vinicí 87, 471 27 Stráž pod Ralskem, Czech Republic,
e-mail: j.krivcik@membrain.cz
^b ZČU Plzeň, Nové technologie – výzkumné centrum, Univerzitní 8, 306 14 Plzeň, Czech Republic
^c TIU-PLAST a.s., Práce 657, 277 11 Neratovice, Czech Republic.

As a result of emerging economies, demand for electricity is growing. However, the issue of even electricity coverage during the day is also related to this. This problem should be solved by electrochemical energy convertors such as classical accumulators, fuel cells, redox flow batteries, etc. This work aims to compare the preparation and mechanical properties of conductive composites based on thermoplastic binder (polypropylene random copolymer) and as conductive additives of three types of graphite (fine synthetic, coarse synthetic and natural) in combination with three types of carbon black of different specific surface. The purpose of this work is to find a suitable combination of graphite and carbon black with the aim of achieving the best conductivity characteristics, mechanical properties as well as processability. For simplicity, mixtures of one type of graphite and carbon black have always been prepared for two different ratios. These new composite materials should find use, for example, as a cheap alternative to bipolar plates. It has been proved that high specific surface additives reduce the maximum content of conductive components, thereby adversely affecting the resulting conductivity of the composite. On the other hand, the reinforcing nature of fine particles increases mechanical strength, but at the expense of worse processability and higher brittleness.

Keywords: redox flow battery, graphite bipolar plate.

Adsorption of noble gasses from helium (in Czech)

Martin JANÁK, Karel CIAHOTNÝ
University of Chemistry and Technology, Prague, Technická 5, 166 28 Praha, Czech Republic, e-mail: janaka@vscht.cz, Karel.Ciahotny@vscht.cz

The growing world population is followed by ever increasing demand of electrical energy. The advanced nuclear reactors could be one option to sustainably replace fossil fuels and reduce carbon dioxide emissions and other air pollutants. The most important objective IV^th generation of nuclear reactors is security and therefore will put great demands on their security systems. Part of the safety system for the future helium cooled nuclear reactors could be system for removing radioactive noble gases from primary circuit. The adsorption apparatus was tested at ICT Prague for separation noble gases from helium. The separation ability was confirmed at the pressure 40 bar and temperature 22 °C in adsorption column. The separation ability was increased by degreasing temperature to -40 °C in adsorber. Krypton was sufficiently separated by degreasing temperature to -75 ° C.

Key words: advanced nuclear reactors, impurities in helium, krypton, xenon, adsorption

Multicyclic testing of hydrotalcite compounds for capture CO₂ (in Czech)

Barbora MIKLOVÁ ^a, Marek STAF ^a, Veronika VRBOVÁ ^a, Veronika PODZEMNÁ ^b
a University of Chemistry and Technology, Prague, Technická 5, 166 28 Praha 6, Czech Republic, e-mail: miklovab@vscht.cz
^b Center of Materials and Nanotechnologies - CEMNAT, University of Pardubice, nám. Čs. legií 565, 530 02 Pardubice, Czech Republic,

This paper deals with the very current topic on decreasing carbon dioxide from the atmosphere. It is mainly focused on the application of synthetic sorbents based on hydrotalcite compounds. These compounds are economically less advantageous than i.e. natural sorbents; however, they provide quite good sorption properties and stability in the long-term testing. For experimental verification of sorption properties, representatives of hydrotalcite compounds were selected, some of them were modified to increase their sorption capacity. The experiments were performed by thermogravimetric analysis on five different hydrotalcites. During the experiments stability of the sorbents, their sorption capacity and structural changes were studied. Obtained results show that there is no decrease of sorption capacity during multi cyclic testing of calcination/carbonation, which is a great advantage for their use.

Keywords: CO₂ capture, thermogravimetric analysis, hydrotalcite compounds

Autorská práva:

WASTE FORUM, jejímž autorem je CEMC - České ekologické manažerské centrum, podléhá licenci Creative Commons Uveďte autora-Neužívejte dílo komerčně 3.0 Česko. V případě převzetí článku vždy uvádějte WASTE FORUM jako zdroj s prolinkem, děkujeme.

WASTE FORUM, authored by CEMC - Czech Environmental Management Center, is licensed under a Creative Commons Attribution-Noncommercial 3.0 Czechia license. When taking over the article, always mention WASTE FORUM as a source with a link, thank you.

ISSN: 1804-0195