Aktuality

Na Fakultě strojní ČVUT v Praze pedagogům nezáleží jen na memorování ověřených pravd. Stále více chtějí studenty připravit na aktuální úkoly moderního průmyslu a zapojují studenty do výzkumu.  Posledním příkladem je úspěšné spolupráce vědců se studentem bakalářského studia na vývoji otočné konstrukce fotobioreaktoru.

Výzkumné aktivity v arktické oblasti nabývají na významu i v kontextu probíhajících klimatických změn. Dochází zde k dramatickému úbytku zalednění, což má za následek také změnu chování živých organismů. Detailněji se tomuto problému věnuje prof. Ing. Josef Elster, CSc. z Centra polární ekologie Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity. Výzkum je zaměřený na kultivaci polárních mikrořas často označovaných jako sněžné řasy, které dokážou růst při nízkých teplotách. Sněžné mikrořasy produkují karotenoidy a nenasycené mastné kyseliny, které mohou být dále využity pro výrobu farmaceutických či potravinářských produktů. Fotobioreaktor lze využít také pro čištění odpadních vod, kde mikrořasy využívají ke svému růstu živin obsažených v odpadních vodách. I tato aplikace má potenciál se v arktických podmínkách uchytit, neboť zde dochází k rozšiřování obydlených oblastí, a tedy i k nárůstu produkce odpadních vod, které by se jinak vypouštěly do moře. Odpadní látky je tak možné tímto způsobem přetvořit v užitečné produkty s vyšší přidanou hodnotou.

Pro účely kultivace bylo potřeba navrhnout unikátní fotobioreaktor, který by umožňoval efektivní růst mikrořas v extrémních podmínkách arktické oblasti. Mikrořasy obecně potřebují ke svému růstu světelné záření a dostatečné množství živin obsažených v kultivačním médiu. Konstrukce fotobioreaktoru se skládá z otočné deskové komory fotobioreaktoru a přídavných měřících aparátů. „Unikátní otočná konstrukce umožňuje natáčení desky fotobioreaktoru podle aktuální polohy slunce. Dopadající světlo je tak v průběhu dne efektivně využíváno v celém objemu fotobioreaktoru, což má za následek výrazné navýšení celkové výtěžnosti mikrořas.“, vysvětluje Ing. Mgr. Vojtěch Bělohlav, Ph.D z Ústavu procesní a zpracovatelské techniky Fakulty strojní ČVUT v Praze. Práce na otočné konstrukci fotobioreaktoru vznikala v rámci vypracování bakalářské práce studenta Karla Šnokhouse. Unikátnost řešení spočívala zejména v zajištění nepřetržitého otáčení komory, a to i za předpokladu, že je nutné kontinuálně přivádět do zpracovávaného média aerační plyn a pomocí měřících sond monitorovat provozní podmínky. „Při návrhu otočné konstrukce bylo nutné brát ohled také na podmínky okolního prostředí, kde bude fotobioreaktor instalován. V blízkosti České arktické výzkumné stanice ve světově nejseverněji položeném městě Longyearbyen na Špicberkách je dosluhující uhelný důl. Ve slaném vlhkém vzduchu je tak obsaženo také velké množství uhelného prachu. V kombinaci s relativně nízkými teplotami je tak nutné zajistit odolnost veškerých rotačních součástí vůči vnějším vlivům.“, dodává Vojtěch Bělohlav.

Otočný fotobioreaktor prošel v letních měsících pilotním testem, při kterém byly vyzkoušeny různé provozní podmínky kultivace mikrořas. „Dle prvotních výsledků měření dosáhl navržený fotobioreaktor v rámci výzkumných aktivit programu využití CO₂ k produkci cenných chemických látek, tzv. Bio-CCS technologie, velice dobrých výsledků a konstrukce odolala extrémním vnějším podmínkám. S blížícím se koncem polárního dne bylo nutné vyhodnotit také technický stav technologie po proběhlém pilotním testu a zajistit konzervaci zařízení na další měřící kampaň. S ohledem na úspěšnost provozu fotobioreaktoru je plánováno rozšíření ochrany koncepce zařízení z užitného vzoru na národní, respektive mezinárodní patent. Dále je také plánována příprava návazných projektů zaměřených na unikátní fotobioreaktory pro kultivaci mikrořas v extrémních podmínkách Arktidy či Antarktidy.“, vysvětluje Prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D., vedoucí Ústavu procesní a zpracovatelské techniky Fakulty strojní ČVUT v Praze.