Studkon po čtvrté

Přestože akademický rok 2020/2021 už proběhl na Fakultě životního prostředí (FŽP) a Přírodovědecké fakultě (PřF) UJEP v nových prostorách Centra přírodovědných a technických oborů (CPTO), studenti si budovu vzhledem k pandemii COVID-19 zatím moc užít nemohli. Na konci června tu však bylo živo. Konal se totiž čtvrtý ročník studentské konference STUDKON, kterou FŽP a PřF společně pořádají pro své studenty doktorských programů s přírodovědným a technickým zaměřením.

 

Konference STUDKON je už tradičním zakončením akademického roku pro studenty doktorských programů Environmentální chemie a technologie (FŽP), Aplikované nanotechnologie (PřF) a Počítačové modelování ve vědě a technice (PřF). Letos se poprvé odehrála pod společnou střechou obou fakult v budově CPTO. V ostatních ohledech si akce držela svůj standard z předchozích let. Studenti prezentovali v angličtině pokrok ve svých výzkumných projektech formou ústní nebo posterové prezentace a měli pak možnost diskutovat s ostatními studenty, absolventy, školiteli, zástupci oborových rad studijních programů i pozvanými hosty z dalších univerzit a aplikační sféry.

Stejně jako v předchozích letech byla paleta prezentovaných témat velmi pestrá. Zazněly příspěvky například z oblastí materiálové chemie, přípravy a analýzy nanomateriálů, vývoje nových postupů pro testování toxicity materiálů, environmentální analytické chemie, technologií pro přepracování a využití odpadů, matematického modelování a simulací, fytoremediací a mnoha dalších.

Přestože se účastníci konference shodli na tom, že všechny příspěvky dosahovaly vysoké kvality, několik z nich bylo navíc komisemi složenými z odborníků UJEP i dalších institucí oceněno Cenou Miroslava Broula za nejlepší ústní prezentaci a poster. Na nejvyšší ocenění dosáhli student druhého ročníku Aplikovaných nanotechnologií Mgr. David Poustka za prezentaci o izolaci „nanováčků“, tzv. exosómů, pomocí mikrofluidních čipů s potenciálním využitím v moderní medicíně. V posterové sekci komisi nejvíce zaujalo vystoupení studenta čtvrtého ročníku Počítačových metod ve vědě a technice Mgr. Jana Dočkala, který se zabýval modely pro předpověď vlastností skupiny vybraných elektrolytů, tzv. alkalických halidů.

Součástí programu konference je vždy i přednáška pozvaného hosta, který se se studenty podělí o zkušenosti z některé oblasti jejich studia. Tentokrát pozvání přijal prof. Ing. Tomáš Wágner, DrSc. z Univerzity Pardubice, který se studenty debatoval na téma „Doktorské studium – role školitele a moje zkušenosti“. Studenti tuto možnost velmi ocenili s ohledem na to, že vztah studenta a školitele je jedním z klíčových aspektů pro úspěšné dokončení doktorského studia.

„Jsme rádi, že se konferenci navzdory nepříznivé situaci v průběhu roku podařilo zorganizovat ve srovnatelné kvalitě s předchozími ročníky a studenti tak nepřišli o možnost představit pokrok ve své výzkumné práci, procvičit si prezentační schopnosti v angličtině, reagovat na dotazy, získat podněty pro jejich další práci i navázat nové kontakty. To všechno jsou důvody, proč konferenci pořádáme a doufáme, že další ročníky budou stejně úspěšné jako ten letošní,“ shrnuje Ing. Daniel Bůžek, Ph.D. z organizačního výboru konference.

Kompletní pořadí výherců ceny Miroslava Broula je

Přednášky:

  1. David Poustka
  2. Norchene Aloui
  3. Petr Panuška

Postery:

  1. Jan Dočkal
  2. Jan Štěpka
  3. Dominik Pilnaj

Další informace jsou k dispozici na webu konference STUDKON: http://projects.fzp.ujep.cz/studkon/

Psali jsme o:

STUVIN – Studium, výzkum a inovace – rozvoj přírodovědných a technických doktorských programů na Univerzitě J. E. Purkyně v Ústí n.L.,
reg. č. CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_018/0002735

Od odpadních surovin až k zeleným chemikáliím a produktům

Jak se vypořádat s potřebou postupného nahrazování fosilních zdrojů a zároveň efektivně využít odpadní suroviny, které jsou aktuálně v převážné míře skládkovány nebo spalovány? Možným řešením obou problémů je produkce tzv. zelených chemikálií. UJEP se na výzkumu technologie jejich výroby podílí už od roku 2018 v rámci projektu CACTU.

Schéma životního cyklu produktů zahrnující využití zelených chemikálií (D. Pilnaj)

Projekt Centrum pokročilých chemických technologií realizovaných v Ústeckochomutovské aglomeraci (CACTU) vznikl ve spolupráci UJEP, výzkumné organizace ORLEN Unicre a.s. a průmyslového partnera ORLEN Unipetrol a.s. Tyto tři organizace se pro řešení projektu spojily a utvořily „Konsorcium 3U“, které je garantem dlouhodobé spolupráce výzkumných organizací s aplikační sférou. V plánu je zároveň i oslovení dalších potenciálních partnerů z průmyslu a navázání nových spoluprací.

Hlavním cílem projektu je transformace lokálních surovin na tzv. zelené chemikálie. Z důvodu komplexnosti výzkumného záměru byla realizace projektu rozdělena na čtyři dílčí výzkumné cíle:

1. Pyrolýza odpadních substrátů – přebytkové biomasy a odpadních plastů

Předmětem této aktivity je optimalizace procesu rozkladu odpadních plastů a biomasy probíhající za zvýšené teploty bez přístupu vzduchu (pyrolýzy). Produkty této přeměny jsou pyrolýzní olej, který může být využit jako zdroj pro výrobu zelených chemikálií popř. dalších petrochemických produktů, pyrolýzní plyn a pevný zbytek (v podstatě koks). Složení výsledného produktu je silně závislé na vstupním materiálu ale i na nastavení podmínek procesu.

2. Esterifikace a transesterifikace olejů a mastných kyselin bioethanolem na biopaliva s vysokým stupněm udržitelnosti

Cílem je najít co nejlepší postup pro výrobu konkurenceschopné bionafty vyráběné z lokálně dostupných odpadních směsí, tuků a olejů za použití bioethanolu a za pomoci snadno oddělitelných a recyklovatelných pevných katalyzátorů. Pro tyto účely se testují různé vstupní suroviny i katalyzátory.

3. Dehydratace bioethanolu na „zelený“ ethylen jako součást petrochemické ethylenové pyrolýzy

Zelený ethylen produkovaný z odpadních surovin (odpadní tuky triglyceridy, bioethanol) je surovinou pro výrobu základních plastů. Postupy pro jeho výrobu jsou v principu dva. Prvním z nich je vysokoteplotní pyrolýza (přes 600 °C) uhlovodíků s dlouhými řetězci (parafínů) získaných z odpadních nepotravinářských olejů a tuků. Další možností je dehydratace bioethanolu, při které dochází k odštěpení molekuly vody.

4. Vliv produktu pyrolýzy na korozi konstrukčních materiálů

Při pyrolýze biomasy a některých plastů vznikají agresivní látky, jejichž přítomnost společně s vysokou teplotou způsobuje korozi konstrukčních materiálů zařízení. Součástí projektu je tedy i sledování odolnosti různých materiálů vůči produktům pyrolýzy.

Tým FŽP UJEP se prostřednictvím svého Centra pokročilých separačních technik podílí na projektu zejména analýzami vznikajících produktů, které slouží k ověření správnosti nastavení a účinnosti vyvíjených technologií. Výzkumníci z Katedry chemie PřF UJEP se krom neustálé optimalizace reakčních podmínek věnují hledání nejúčinnějších a nejlépe regenerovatelných pevných katalyzátorů pro výrobu bionafty. Zaměřují se také na vývoj nových, informačně výnosnějších analytických metod analýz všech složek bionafty z odpadů. Tým vědců z UJEP je doplněn i o odborníky z FSI. Samotný vývoj jednotlivých postupů je převážně v režii ORLEN Unicre a.s.

Řešitelský tým UJEP

V projektu CACTU a Konsorciu 3U dochází k propojení dvou velkých výzkumných infrastruktur, které už mají za sebou řadu výsledků. Výzkumná infrastruktura ORLEN Unicre a.s. Katalytické procesy pro efektivní využití uhlíkatých energetických surovin (CATPRO) se zaměřuje na efektivní využití energetických zdrojů na bázi uhlíku za pomoci katalytických procesů. Účelem CATPRO je překonat propast mezi laboratorním a průmyslovým měřítkem, která reprezentuje jednu z největších výzev ve výzkumu přeměn těchto energetických zdrojů. Předmětem činnosti výzkumné infrastruktury UJEP a dalších partnerů Nanomateriály a nanotechnologie pro ochranu životního prostředí a udržitelnou budoucnost (NanoEnviCZ) je studium nanomateriálů pro ochranu životního prostředí. Díky projektu CACTU bylo už tak kvalitní laboratorní zázemí rozšířeno o další nezbytné vybavení, např. testovací pyrolýzní jednotku, rozšiřující příslušenství k plynovému chromatografu s vysokorozlišovacím hmotnostním detektorem (GC-HRMS) pro identifikaci složek vzorků v laboratoři UJEP., 3D tiskárnu, šestipozicový multireaktor aj.

Přestože projekt je primárně výzkumně zaměřený, zásadní je aplikace jeho výsledků a nových poznatků do reálné praxe. A ta se neobejde bez spolupráce s průmyslovými partnery. V rámci projektu je proto plánováno uspořádání několika seminářů. První z nich se uskutečnil 24. 9. 2020 v Centru přírodovědných a technických oborů UJEP, kde sídlí od roku 2020 Fakulta životního prostředí a Přírodovědecká fakulta.

Seminář k projektu CACTU (vedoucí projektu a týmu UJEP doc. Kuráň a doc. Lederer z ORLEN Unicre a.s.), zdroj: prumyslovaekologie.cz

Projekt CACTU je bezesporu klíčový pro výzkum zelených chemikálií na UJEP a v ORLEN Unicre a.s. Není ale jediným řešeným projektem s touto tématikou. O využití různých odpadních surovin pro výrobu nových chemických produktů mají zájem i další firmy ze severních Čech i Německa v čele s firmou PLASTOIL Europe a.s., která byla hlavním žadatelem obou projektů.

Koncept čistého oblečení z procesu krakování – vývoj výrobního procesu pro recyklaci oblečení (C4)

Projekt C4, na kterém se podílí hned několik výzkumných organizací a podniků v ČR a Německu v rámci spolupráce IraSME (UJEP, ORLEN Unicre, HS Reutlinger, ATG Gröditz, Wonneberger Manufaktur, PLASTOIL, SMS CZ) řeší problematiku vývoje komplexního procesu uzavřeného životního cyklu oděvu vyrobeného ze směsných syntetických materiálů. Cílem projektu je označit, sbírat a recyklovat oblečení vyrobené z různých druhů syntetických vláken. Úkolem německých partnerů je navrhnout uzavřený a kontrolovaný životní cyklus oblečení. Cílem české strany je vyvinout postup chemického přepracování vláken a dovézt jej do fáze poloprovozu.

Výzkum technologie na recyklaci plastového odpadu (POL 2.0)

Projekt POL 2.0 se zaměřuje na využití nechlorovaných odpadních plastů za pomoci pyrolýzy. Unikátnost řešení je především v možném rychlém nasazení do provozu díky modulárnímu systému integrovanému do kontejnerů (forma „Plug&Play“) a vysoké formě automatizace (včetně snímací technologie na detekci nežádoucích materiálů) s minimálními nároky na obsluhu. Dalším cílem projektu je pak vyvinout řídicí software, který bude součástí prototypu POL 2.0.

Projekt CACTU – Centrum pokročilých chemických technologií realizovaných v Ústeckochomutovské aglomeraci (CZ.02.2.69/0.0/0.0/17_049/0008397) je podpořen z OP VVV výzva Dlouhodobá mezisektorová spolupráce pro ITI Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy.

Projekty C4 – Koncept čistého oblečení z procesu krakování – vývoj výrobního procesu pro recyklaci oblečení (CZ.01.1.02/0.0/0.0/19_262/0020350) a POL 2.0 – Výzkum technologie na recyklaci plastového odpadu (CZ.01.1.02/0.0/0.0/19_262/0020316) jsou podpořeny z OP PIK výzva Aplikace VII Ministerstva průmyslu a obchodu.

GreenWaterTech – nový projekt se zaměří na inovativní způsoby čištění vody

Jako emergentní polutanty označujeme ty látky, které se v životním prostředí objevují poměrně nově, jsou často nezmapované a jejich účinky na organismy včetně člověka zatím nejsou zcela známé. Příkladem takových látek mohou být některé pesticidy nebo léčiva. A právě odstraňováním těchto látek a patogenních organismů z vody se bude zabývat nový mezinárodní projekt s účastí FŽP UJEP.

Prestižní grant výzvy ERA-NET cofund AquaticPollutants 2020Risks posed to human health and the environment by pollutants and pathogens present in water resources“ se podařilo získat mezinárodnímu týmu vědců z ČR, Švédska a Francie. Dotyčný projekt s názvem Zelené ultrafiltrační technologie čištění vody – „GreenWaterTech“ obstál v široké konkurenci. Do dané výzvy bylo zasláno celkem 184 zkrácených žádostí, do druhého kola postoupilo 53 z nich. Ve druhém kole o pozornost soupeřily již kompletně rozpracované projekty. Projekt „GreenWaterTech“ se úspěšně prosadil jako jeden z 18 nakonec podpořených návrhů. Vědci z FŽP UJEP a Ústavu anorganické chemie AV ČR v Řeži (ÚACH) se zároveň stali jedním ze dvou týmů, které ve výzvě uspěly v rámci ČR. Tříletý projekt získal celkovou finanční podporu ve výši 1 381 575 eur (z toho 181 242 eur pro UJEP) z programu EU pro výzkum a inovace Horizon 2020. Českou část výzvy administrovala Technologická agentura ČR v rámci programu Epsilon.

Získání grantu AquaticPollutants je nejnovějším výsledkem stabilní spolupráce týmů FŽP UJEP a ÚACH. Na projektu, který vede Univerzita v Uppsale, se budou dále podílet Švédská univerzita zemědělských věd, Univerzita v Lyonu a Ústav pro výzkum katalýzy a životního prostředí v Lyonu. Skupinu na UJEP povede prof. Ing. Pavel Janoš, CSc., který je i garantem doktorského studijního programu Environmentální chemie a technologie se společnou akreditací FŽP UJEP ÚACH. Hlavním koordinátorem projektu za ČR bude Ing. Jiří Henych, Ph.D. z ÚACH, který mimo jiné působí i na dvou fakultách UJEP (FŽP a PřF) a je současně jedním z prvních absolventů doktorského studia na FŽP UJEP.

Nanoadsorbenty pro zachycování organických znečišťujících látek připravované na ÚACH AV ČR ve spolupráci s FŽP UJEP (fotografie z elektronového mikroskopu – přístroj uprostřed)

Jak už z názvu projektu vyplývá, „GreenWaterTech” se bude věnovat udržitelným technikám úpravy vody reagujícím na potřeby moderní společnosti. Cílem je využívat dostupné a netoxické materiály k odstraňování tzv. emergentních znečišťujících látek a patogenů, včetně bakterií rezistentních vůči antibiotikům, a budou hledat technická řešení pro zabránění jejich dalšímu šíření.

Snahou vědeckého týmu je vyvinout nový modulární koncept čištění vody využívající ve čtyřech postupných krocích:

  1. nanoporézní materiály nesoucích enzymy a chelatační* funkční skupiny pro zadržení nebezpečných kovů,
  2. umělé enzymy na bázi nanomateriálů k eliminaci patogenů,
  3. nanoporézní adsorbenty** k odstranění malých organických molekul,
  4. fotokatalytický krok, který zajistí nulové vypouštění kontaminantů.

Cílem projektu je zároveň ověření technologií v pilotním měřítku.

Hlavním úkolem výzkumníků ÚACH a UJEP bude společně vyvíjet nanoporézní adsorbenty na bázi oxidů přechodných kovů a materiály s tzv. pseudo-enzymatickou aktivitou na bázi oxidů ceru, které budou využívány v rámci komplexní čistící technologie.

* Chelatace je fyzikálně-chemický proces, při kterém dojde k navázání kovu do struktury organické látky.

** Adsorbenty jsou pevné látky schopné zachycovat na svém povrchu molekuly jiných (např. znečišťujících) látek z roztoků nebo plynů.

Projekt TH76030002 Zelené ultrafiltrační technologie čištění vody je podpořen v rámci mezinárodní výzvy AquaticPollutants Call 2020 v Programu na podporu aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje EPSILON, která spadá do nástroje ERA-NET Cofund. Projekt bude realizován od 1. 6. 2021 do 31. 5. 2024.

Within the framework of AquaticPollutants, the Joint Programm Initiatives (JPIs) on Water, Oceans and Antimicrobial Resistance (AMR) are working closely together.

This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 869178-AquaticPollutants.

Projekt FŽP NATO Fytotechnologie míří do finále

Mezinárodní projekt programu NATO Science for Peace and Security „New phytotechnology for cleaning contaminated military sites“ zaměstnával výzkumníky pod vedením prof. Pidlisnyuk na FŽP UJEP a dalších institucích 4,5 roku. Díky tomu bylo možné uskutečnit velké množství nádobových a terénních pokusů v různých podmínkách a sledovat je i po několik sezón, což vedlo k získání nejrůznějších zajímavých a praktických výsledků. V rámci NATO projektu se na UJEP vytvořil stabilní tým pracující na tématu fytotechnologií, který už nyní pokračuje v řešení dalších projektů a výzkumných úkolů. Při přípravě nových projektových žádostí těží tým UJEP z nově navázaných spoluprací v České republice i v zahraničí. A co konkrétně bylo cílem projektu a jak se ho podařilo naplnit?

NATO projekt v číslech

  • Trvání projektu od 7. 10. 2016 do 6. 4. 2021
  • 5 partnerů ze 4 zemí světa (UJEP ČR, NULP a NULES Ukrajina, KSU USA a IPBB Kazachstán)
  • 4 další spolupracující instituce (UNIZG Chorvatsko, WUELS a UWM Polsko a TNPU Ukrajina)
  • 6 výzkumných lokalit v reálných podmínkách (Fort Riley USA, Mimoň a Chomutov ČR, Dolyna, Tokarivka a Kurakhove Ukrajina)
  • 37 odborných publikací (z toho 20 s IF a 4 Scopus)
  • Kniha Phytotechnology with biomass production: Sustainable management of contaminated sites (vyjde v červnu 2021; Francis & Taylor Publishing House, USA)
  • 140 účastníků 2 praktických vzdělávacích akcí (trainings) a 2 workshopů pro potenciální uživatele fytotechnologie
  • 45 mladých vědců podílejících se na výzkumu (v rámci projektu zatím dokončeny 3 disertační práce a 7 diplomových prací)
  • 4 nové předměty pro doktorské a magisterské programy
  • Nepočítaně účastí na mezinárodních konferencích a schůzí se zahraničními partnery a institucemi pro navázání nových spoluprací
  • 10 nových přístrojů pro laboratoře UJEP, NULP, NULES a IPBB a další drobnější vybavení

NATO training č. 2 „Environmentální a analytická chemie“ na FŽP UJEP

Hlavním cílem projektu bylo vyvinout technologii založenou na pěstování rostliny ozdobnice kombinující zlepšení vlastností půdy na lokalitách postižených v minulosti vojenskou činností a využití těchto marginálních lokalit k produkci energetické biomasy, která může být využita pro zisk energie nebo jako materiál pro výrobu různých produktů (papír a obalové materiály, stavební materiály aj.). Inspirací byla zejména situace na Ukrajině, kde jsou ideální klimatické podmínky pro pěstování ozdobnice, rozsáhlé nevyužité plochy nevhodné k pěstování potravin a zvýšená poptávka po produkci biomasy jako alternativního zdroje energie. Většina poznatků projektu je ale přenositelná i na jiné země a typy lokalit, např. post-těžební lokality, které jsou velkým tématem ústeckého regionu.

Kromě publikací výsledků výzkumu v odborných časopisech a prezentací na vědeckých konferencích pro ostatní odborníky bylo cílem přiblížit možnosti fytotechnologie i jejím potenciálním uživatelům z řad firem a samospráv. Členové týmu se tak pravidelně účastnili schůzí s firmami, veletrhů a dalších akcí a sami uspořádali několik workshopů pro veřejnost. Jedním z výstupů projektu byla příručka v ukrajinštině shrnující poznatky o pěstování a využití ozdobnice, která byla využívaná při workshopech a je dostupná online na stránkách projektu.

Účastníci workshopu v Kyjevě s příručkou NATO projektu

Dalším rozměrem projektu byla podpora vědeckých týmů na Ukrajině a v dalších partnerských zemích nákupem přístrojového vybavení a materiálu, prostředků na cestování a stipendií pro mladé výzkumníky, zejména PhD studenty. Jedním z úspěchů projektu v tomto směru je otevření nové laboratoře na NULP zaměřené na analýzu kovů a organického znečištění v půdě, biomase a dalších materiálech. Nové vybavení bylo pořízeno i na dalších institucích. Na UJEP využíváme nové ruční přístroje pro měření fluorescence chlorofylu a reflektance listových barviv pro indikaci stresu rostlin a PCR cykler pro genetickou analýzu.

Hlavní poznatky projektu

  • Ozdobnice je schopna růst v půdě kontaminované těžkými kovy a postupně je ukládat převážně v kořenovém systému, takže nadzemní biomasa není téměř znečištěná
  • Ozdobnice je schopna růst i v písčité půdě s velmi omezeným množstvím živin, vyprodukuje ale mnohem méně biomasy a dochází v ní k měřitelné stresové reakci a fyziologickým změnám
  • Ozdobnice je schopna růst v půdě znečištěné ropnými látkami a urychluje jejich odbourávání v půdě
  • Ozdobnice je schopna růst v půdě kontaminované organochlorovanými pesticidy a ukládat je ve svých tkáních, převážně v kořenech
  • Aplikace růstových regulátorů (biostimulantů) na oddenky a listy podporuje růst ozdobnice v půdách s dostatečným obsahem živin, v půdě chudé na živiny ale nemá jejich použití významný vliv
  • Aplikace anorganického (klasická hnojiva) i organického (přírodní hnojiva) fosforu podporuje růst ozdobnice a může snížit biodostupnost olova v půdě
  • Nově kultivovaná půdní bakterie Bacillus altitudinis KP-14 podporuje růst ozdobnice v půdě kontaminované těžkými kovy a snižuje přesun kovů z kořenového systému do nadzemní biomasy
  • Pěstování v marginální a kontaminované půdě nemá výrazný vliv na výhřevnost vyprodukované biomasy
  • Ozdobnice obohacuje půdu o organický uhlík
  • Ozdobnice má pozitivní vliv na složení a aktivitu půdních mikrobních společenstev
  • Ozdobnice ovlivňuje složení společenstev půdních hlístic (Nematoda), které mohou být využity jako citlivý bioindikátor změn v půdě

Vedoucí týmu NULES Dr. Stefanovska a vedoucí NATO projektu a týmu UJEP prof. Pidlisnyuk na výzkumné lokalitě v Kyjevě

Některé z těchto výsledků jsou dále rozvíjeny a studovány v rámci navazujících projektů. TAČR Zeta LIGMIG projekt pro mladé vědce řeší efekt tzv. primingu na odolnost ozdobnice a obsah ligninu v biomase. Projekt CORNET MiscanValue se zabývá komplexním řetězcem udržitelného pěstování a zpracování ozdobnice s využitím různých organických substrátů jako hnojiv a zpracováním biomasy na vlákna, buničinu, vláknité materiály a balicí papír a zpracováním odpaní biomasy pomocí pyrolýzy. Projekt „The comprehensive approach for phytomanagement of petroleum polluted sites“ podpořený v rámci nové Doktorské grantové soutěže UJEP se podrobněji zabývá vztahy mezi rostlinou, mikroorganismy a kontaminací v půdě znečištěné ropnými látkami a vlivem ropných látek na složení biomasy a její zpracování spalováním nebo pyrolýzou. Projekt Interní grantové agentury UJEP postdoka Karima Al Souki se bude detailně věnovat roli rhizosféry ozdobnice v sekvestraci uhlíku a fixaci dusíku a jejím vztahu s klíčovými mikroorganismy. A další projektové žádosti jsou aktuálně v přípravě…

Pokus projektu TAČR LIGMIG ve skleníku Katedry biologie UJEP a řešitelka projektu Dr. Auer Malinská (členka týmu NATO)

Výsledky projektu budou přehledně shrnuty v připravované knize „Phytotechnology with biomass production: Sustainable management of contaminated sites“, která by měla být v tisku v červu 2021. Zatím je možné se více podrobností o některých výzkumných závěrech projektu dočíst v řadě publikovaných článků a na webu projektu.

Publikace NATO projektu

IF

  1. Sailaukhanuly Y., Carlsen L., Tulegenov A., Nurzhanova A, Kenessov B., Kamysbayev D. (2016). Distribution and risk assessment of selected organochlorine pesticides in Kyzyl Kairat village from Kazakhstan. Environmental Monitoring and Assessment 188:358. DOI: 10.1007/s10661-016-5353-9(IF=1,633; Q3)
  2. Pidlisnyuk V., Erickson L., Trögl J., Shapoval P., Davis L., Popelka J., Stefanovska T., Hettiarachchi (2018). Metals uptake behaviour in Miscanthus x giganteus plant during growth at the contaminated soil from the military site in Sliač, Slovakia. Polish Journal of Chemical Technology 20 (2): 1-7. DOI: 10.2478/pjct-2018-0016 (IF=0,550; Q4).
  3. Nebeská D., Trögl J., Pidlisnyuk V., Popelka J., Veronesi Dáňová P., Usťak S., Honzík R. (2018). Effect of growing Miscanthus x giganteus on soil microbial communities in post-military soil. Sustainability 10: 4021. DOI: 10.3390/su10114021 (IF=2,075; Q2)
  4. Pidlisnyuk V., Erickson L., Stefanovska T., Popelka J., Hettiarachchi G., Davis L., Trögl J. (2019). Potential phytomanagement of military polluted sites and biomass production using biofuel crop miscanthus x giganteus. Environmental Pollution 249: 330-337. DOI: 10.1016/j.envpol.2019.03.018 (IF=5,714; Q1).
  5. Kharytonov M., Pidlisnyuk V., Stefanovska T., Babenko M., Martynova N., Rula I. (2019). The estimation of Miscanthus×giganteus’ adaptive potential for cultivation on the mining and post-mining lands in Ukraine. Environmental Science and Pollution Research 26: 2974-2986. DOI: 10.1007/s11356-018-3741-0 (IF=2,914; Q2)
  6. Nurzhanova A., Pidlisnyuk V., Abit K., Nurzhanov C., Kenessov, B., Stefanovska T., Erickson L. (2019). Comparative assessment of using Miscanthus × giganteus for remediation of soils contaminated by heavy metals: a case of military and mining sites. Environmental Science and Pollution Research 26: 13320-13333. DOI: 10.1007/s11356-019-04707-z (IF=2,914; Q2)
  7. Nebeská D., Pidisnyuk V., Stefanovska T., Trögl J., Shapoval P., Popelka J., Černý J., Medkow A., Kvak V., Malinská H. (2019). Impact of plant growth regulators and soil properties on Miscanthus x giganteus biomass parameters and uptake of metals in military soils. Reviews on Environmental Health 34 (3): 283-291. DOI: 10.1515/reveh-2018-0088 (IF=1,616; Q3)
  8. Gruss I., Stefanovska T., Twardowski J., Pidlisnyuk V., Shapoval P. (2019). The ecological risk assessment of soil contamination with Ti and Fe at military sites in Ukraine: avoidance and reproduction tests with Folsomia candida.Reviews on Environmental Health 34 (3): 303-307. DOI: 10.1515/reveh-2018-0067 (IF=1,616; Q3)
  9. Tarla D. N., Erickson L., Hettiarachchi G., Amadi S.I., Galkaduwa M., Davis L., Nurzhanova A., Pidlisnyuk V. (2020). Phytoremediation and Bioremediation of Pesticide-Contaminated Soil. Applied Sciences 10 (4): 1217. DOI: 10.3390/app10041217 (IF=2,474; Q2)
  10. Malinská H., Pidlisnyuk V., Nebeská D., Erol A., Medžová A., Trögl J. (2020). Physiological response of Miscanthus x giganteus to plant growth regulators in nutritionally poor soil. Plants 9 (2): 194. DOI: 10.3390/plants9020194 (IF=2.762; Q2)
  11. Pidlisnyuk V., Shapoval P., Zgorelec Ž., Stefanovska T., Zhukov O. (2020). Multiyear phytoremediation and dynamic of foliar metal(loid)s concentration during application of Miscanthus × giganteus Greef et Deu to polluted soil from Bakar, Croatia. Environmental Science and Pollution Research 27: 31446–31457. DOI: 10.1007/s11356-020-09344-5 (IF=3,056; Q2)
  12. Alasmary, Todd T., Hettiarachchi G. M., Stefanovska T., Pidlisnyuk V., Roozeboom K., Erickson L., Davis L., Zhukov O. (2020). Effect of soil treatments and amendments on the nematode community under Miscanthus growing in a lead contaminated military site. Agronomy 10 (11): 1727. DOI: 10.3390/agronomy10111727 (IF=2,603; Q1)
  13. Pranaw K., Pidlisnyuk, Trögl J., Malinská H. (2020). Bioprospecting of a novel plant growth-promoting bacterium Bacillus altitudinis KP-14 for enhancing Miscanthus × giganteus growth in metals contaminated soil. Biology 9 (9): 305. DOI: 10.3390/biology9090305 (IF=3,796; Q1)
  14. Mamirova A., Pidlisnyuk V., Amirbekov A., Ševců A., Nurzhanova A. (2020). Phytoremediation potential of Miscanthus sinensis And. in organochlorine pesticides contaminated soil amended by Tween 20 and Activated carbon. Environmental Science and Pollution Research. DOI: 10.1007/s11356-020-11609-y (IF=3,056; Q2)
  15. Pidlisnyuk V., Mamirova A., Pranaw K., Shapoval P. Y., Trögl J., Nurzhanova A. (2020). Potential role of plant growth-promoting bacteria in Miscanthus x giganteus phytotechnology applied to the trace elements contaminated soils. International Biodeterioration & Biodegradation 155: 105103. DOI: 10.1016/j.ibiod.2020.105103 (IF=4,074; Q1)
  16. Pidlisnyuk V., Erickson L., Stefanovska T., Hettiarachchi G., Lawrence D., Trögl J., Shapoval P. (2021). Response to Grygar (2020) comments on “Potential phytomanagement of military polluted sites and biomass production using biofuel crop miscanthus x giganteus” – Pidlisnyuk et al. (2019). Environmental Pollution 272: 115037. DOI: 10.1016/j.envpol.2020.115037 (IF=5,714; Q1)
  17. Stefanovska T., Skwiercz A., Zouhar M., Pidlisnyuk V., Zhukov O. (2021). Plant-feeding nematodes associated with Miscanthus × giganteus and their use as potential indicators of the plantations’ state. International Journal of Environmental Science and Technology 18: 57–72. DOI: 10.1007/s13762-020-02865-z (IF=2,540; Q2)
  18. Nebeská, Auer Malinská H., Erol A., Pidlisnyuk V., Kuráň P., Medžová A., Smaha M., Trögl J. (2021). Stress response of Miscanthus plants and soil microbial communities: A case study in metals and hydrocarbons contaminated soils. Applied Sciences 11 (4): 1866. DOI: 10.3390/app11041866 (IF=2,474; Q2)
  19. Stefanovska T., Skwiercz A., Flis Ł., Pidlisnyuk V., Zouhar M. (2021). First record of the ectoparasitic nematode Amplimerlinius macrurus (Nematoda: Tylenchida) on the perennial grass Miscanthus × giganteus (Angiosperms: Poaceae) in Ukraine. Journal of Nematology 53:1-7. DOI: 10.21307/jofnem-2021-024 (IF=1.470; Q2)
  20. Pidlisnyuk V., Stefanovska T., Barbash, Zelenchuk T. (2021). Characteristics of pulp obtained from Miscanthus x giganteus biomass produced at lead-contaminated soil. Cellulose Chemistry and Technology 55. Online publikace (IF=0,857; Q3)

Scopus

  1. Pidlisnyuk, Trogl J., Stefanovska T., Shapoval P., Erickson L. (2016). Preliminary results on growing second generation biofuel crop miscanthus X Giganteus at the polluted military site in Ukraine. Nova Biotechnologica et Chimica 15 (1): 77-84. DOI: 10.1515/nbec-2016-0008
  2. Stefanovska, Pidlisnyuk V., Lewis E., Gorbatenko A. (2017). Herbivorous insets diversity at Miscanthus x giganteus in Ukraine. Agriculture (Pol’nohospodárstvo) 63 (1): 23-32. DOI: 10.1515/agri-2017-0003.
  3. Kharytonov, Martynova N., Sitnyk S., Naumenko M., Pidlisnyuk V., Stefanovska T. (2017). A productive potential estimation of five genotypes of the Miscanthus anderss genus in the Ukrainian steppe zones conditions. INMATEH-Agricultural Engineering 52 (2): 129-136.
  4. Kvak V., Stefanovska T., Pidlisnyuk V., Alasmary Z., Kharytonov M. (2018). The long-term assessment of Miscanthus × gigantheus cultivation in the forest-steppe zone of Ukraine. INMATEH-Agricultural Engineering 54 (1): 113-121.

Ostatní

  1. Stefanovska T., Chumak P., Pidlisnyuk V., Kovalchuk V., Kava L. (2017). State of the art on adaptability of Miscanthiococcus miscanthi takaschi (Homoptepa, Pseudococcidae) followed by the introduction of Miscanthus x gigateus to Ukraine. Communications in Agricultural and Applied Biological Science 82 (2): 177-181.
  2. Nurzhanova A., Pidlisnyuk V., Sailaukhanuly Y., Kenessov Y., Trogl J., Aligulova R., Kalugin S., Nurmagambetova A., Abit K., Stefanovska T., Erickson L. (2017). Phytoremediation of military soil contaminated by metals and organochlorine pesticides using miscanthus. Communications in Agricultural and Applied Biological Science 82 (2): 61-68.
  3. Skwiercz A., Stefanovska T., Pidlisnyuk V., Zouhar M., Kornobis F., Obruch M., Sozanskyi M. (2017). Nematode community composition associated with Miscanthusxgiganteus frowing at the polluted site. Communications in Agricultural and Applied Biological Science 82 (3): 281-285.
  4. Pidlisnyuk, V., Erickson L., Stefanovska T., Pidlisnyuk I., Davis L. (2017). Phytotechnologies with biomass production as a sustainable solution for military land revitalization. Biblioteka Regionalisty 17: 87-94. DOI: 10.15611/br.2017.1.08
  5. Kharchenko, Pidlisnyuk V., Stefanovska T. (2017). Production of Miscanthus x giganteus biomass at the abandoned industrial soils for future use at the paper industry. Studia Biologica 11 (3-4): 98-99. Online publikace
  6. Stefanovska T., Pidlisnyuk V., Bilui O., Kvak V., Zvihun G., Shapoval P. (2017). Agronomic aspects of growing Miscanthus x giganteus as raw material for production of solid fuel at the military contaminated soils. Studia Biologica 11(3-4): 99-100. Online publikace (in Ukrainian)
  7. Medkow A., Stefanovska T., Pidlisnyuk V., Ponomarenko S. (2017). Impact of PGRs to the adaptive properties of Miscanthus x giganteus during production of biomass at the soil contaminated by heavy metals. Studia Biologica 11 (3-4): 100-102. Online publikace (in Ukrainian)
  8. Pidlisnyuk V., Stefanovska T., Erickson L., Shapoval P., Trogl J., Yaschuk S. (2017). Developing an inexpensive process to produce biomass and to restore soil at the sites contaminated by the past military activities in Ukraine. Studia Biologica 11 (3-4): 103-104. Online publikace
  9. Sozanskyi M., Pidlisnyuk V., Stadnik V., Shapoval P. (2017). Detection of the heavy metals concentration at biomass of Miscanthus x giganteus which was growth at the military land. Studia Biologica 11 (3-4): 105-106. Online publikace (in Ukrainian)
  10. Stefanovska T., Skwiercz A., Zouhar M., Kornobis F., Pidlisnyuk V., Ovruch M. (2017). Study of phytonematodes as bioindicators of soil parameters changes while producing Miscanthus x giganteus at the soil contaminated by heavy metals. Studia Biologica 11(3-4): 106-107. Online publikace
  11. Nurzhanova А. А., Mamirova A. A., Pidlisnyuk V., Djansugurova L. B. (2019). The problem of POP pesticides in Kazakhstan and methods for their restoration using the new high-efficient phytoremediant Мiscanthus sinensis (on the example of the Talgar region). Eurasian Journal of Ecology 61 (4): 34-43. DOI: 10.26577/EJE.2019.v61.i4.04 (in Russian)
  12. Mamirova A. A., Nurzhanova A. A., Pidlisnyuk V. V. (2019). POP pesticides and reclamation methods (Review). Reports of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan 6 (328): 21-34. DOI: 10.32014/2019.2518-1483.164
  13. Nebeská D., Trögl J., Žofková D., Voslařová A., Štojdl J., Pidlisnyuk V. (2019). Calorific values of Miscanthus x giganteus biomass cultivated under suboptimal conditions in marginal soils. Studia Oecologica 13 (1): 61-67. DOI: 10.21062/ujep/429.2020/a/1802-212X/SO/13/1/61

Co je lepší – TiO2 nebo CeO2?

Hloupá otázka – každý je na něco jiného! Avšak našim kolegům se podařilo vlastnosti obou oxidů spojit. Výsledkem je multifunkční materiál schopný různými mechanismy rozkládat bojové chemické látky a další škodlivé látky. Jeho přípravu a vlastnosti popisuje článek, který vychází v červnovém čísle časopisu Chemical Engineering Journal.

Ing. Karel MazanecVojenského výzkumného ústavu v Brně porovnával veškeré dostupné dekontaminační prostředky používané v armádách NATO. Do srovnávání zařadil oxid ceričitý připravený v laboratořích FŽP UJEP a oxid titaničitý připravený ÚACH Řež. Výsledky byly více než zajímavé. Přestože nemohou být prezentovány v plné šíři, neboť patří mezi utajované skutečnosti, můžeme uvést alespoň stručné shrnutí.

Hodnocení probíhalo v několika kategoriích a první dvě místa vždy obsadil buď oxid ceričitý připravený v Ústí nad Labem, nebo oxid titaničitý připravený v Řeži. Teprve za nimi se umístily ostatní dekontaminační přípravky včetně známého FAST-ACT, na jehož vývoj získala americká firma Nanoscale neskutečné prostředky z nejrůznějších vládních i soukromých zdrojů. TiO2 a CeO2 jsou výsledkem společného výzkumu FŽP UJEP a ÚACH.

Uvádíme odkaz na článek, ve kterém tým autorů představuje materiál schopný rozkládat bojové chemické a další škodlivé látky. Článek vychází v červnovém čísle Chemical Engineering Journal.

Článek: Bifunctional TiO2/CeO2 reactive adsorbent/photocatalyst for degradation of bis-p-nitrophenyl phosphate and CWAs

Tým autorů: Jiří Henych, Martin Šťastný,  Zuzana Němečková, Karel Mazanec, Jakub Tolasz, Martin Kormunda, Jakub Ederer, Pavel Janoš

Zakletý zámek nespí! CPTO nese první ovoce s názvem Iontosorb AMD

Centrum přírodovědeckých a technických oborů (CPTO) UJEP v těchto dnech ze všeho nejvíce připomíná zakletý zámek. Chodby jsou prázdné, z některých kanceláří se ozývají tlumené hlasy akademiků, kteří virtuálně vyučují, konzultují nebo diskutují. Většina místností je však prázdná – jejich obyvatelé přešli na „home office“. Nenechme se ale zmást. Mezi novými zdmi CPTO se dějí věci, co stojí za povšimnutí. V prostorách vyhrazených FŽP vznikla (taky tak trochu „virtuální“) laboratoř speciálních sorbentů. Právě zde v těchto dnech probíhají testy tzv. AMD perlové celulózy, která vstupuje na trh.

Iontosorb AMD

AMD perlová celulóza je výsledkem několikaletého společného vývoje FŽP UJEP a firmy Iontosorb. Jde o speciální sorbent s amidoximovou funkční skupinou, který byl před nedávnem uveden na trh pod značkou Iontosorb AMD. Ve srovnání s jinými sorbenty na bázi perlové celulózy se Iontosorb AMD vyznačuje zcela unikátními vlastnostmi, např. schopností rozkládat organofosaforečné pesticidy.

Iontosorb AMD

Perlová celulóza je tak trochu českou specialitou. Byla vyvinuta již v 70. a 80. letech minulého století na základě původního českého patentu pracovníků AVČR a její výroba byla zavedena v tehdejších Severočeských chemických závodech v Lovosicích. Jde o vynikající materiál vhodný pro získávání cenných látek ve farmacii a dělení složitých směsí biochemii, který je dnes dostupný pod obchodním názvem Perloza, speciální sorbenty na bázi perlové celulózy dodává již od počátku 90. let firma Iontosorb.

Iontosorb je firma, kterou bychom v Americe nazvali „garážovou“ s tím rozdílem, že vývoj sorbentů se neodehrával v garáži, nýbrž v pronajatých nebytových prostorách jednoho z činžáků v Krásném Březně. Zde Oldřich Tokar, majitel a jediný zaměstnanec firmy Iontosorb, který se nechtěl smířit s tím, že Spolchemie opouští výrobu tehdy dosti populárních ionexů, vyvinul celou řadu sorbentů na bázi perlové celulózy, jimiž se proslavil po celém světě.

Obr. Iontosorb logo

To neuniklo pozornosti prof. Janoše, který na FŽP UJEP zkoumal trochu jiné sorbenty určené k likvidaci toxických chemických látek, např. pesticidů. Narazil přitom na disertační práci jednoho čínského studenta z MIT (Massachusetts Institute of Technology), který k likvidaci toxických organofosfátů využil určité deriváty akrylátových polymerů. Prof. Janoš se obrátil na Oldřicha Tokara s dotazem, zda by bylo možné připravit podobný materiál, nikoliv však na bázi syntetických pryskyřic, nýbrž na bázi přírodního (tedy plně obnovitelného) materiálu, jakým je perlová celulóza. Tak začala historie AMD perlové celulózy – Iontosorb AMD.

„O Iontosorb AMD zatím jeví opatrný zájem různá výzkumná pracoviště. Vojáci ve Vojenském výzkumném ústavu v Brně zpočátku nevěřili, že něco takového může fungovat – byli zvyklí spíše na agresivní a páchnoucí odmořovací činidla. Na pohled docela příjemný Iontosorb je překvapil svou schopností rozložit obávaný soman či VX agent během několika minut. Soman a VX agent patří mezi nejnebezpečnější bojové chemické látky, tzv. nervově paralytické organofosfáty“, říká prof. Janoš. „Vzhledem k tomu, že známe dobře mechanismus působení Intosorbu na tyto látky, jak z laboratorního bádání, tak z počítačových simulací, tak jsme přesvědčení, že by si Iontosorb AMD poradil i s pověstným Novičokem, jehož (předpokládaná) struktura je podobná uvedeným látkám.“

Vojáci jsou ovšem opatrní a připravují další testy. Mezitím se v laboratořích FŽP zkoumají další sorbenty na bázi perlové celulózy. Prof. Janoš uzavírá: „Naším cílem je uvést na trh celou rodinu nových nebo inovovaných sorbentů.“

Iontosorb AMD-v02-2003

Univerzita tedy rozhodně nezahálí. Chodby, učebny, laboratoře a posluchárny nyní zejí prázdnotou a výuka je tak náročnější jak pro studenty tak pro vyučující. V rámci výuky je naší mantrou „home office“, avšak v případě výzkumu „home laboratory“ zavedeno naštěstí nebylo. Výzkum poháníme neohroženě dál. Uvedení na trh nového produktu díky jeho testování v laboratořích UJEP vědeckými pracovníky UJEP toho budiž dokladem.

Vybrané odborné publikace prof. Janoše a kolektivu týkající se sorbentů:

 

Projekty MATEQ
Výzkumné týmy MATEQ

StudKon 2020 na UJEP po třetí

Již třetí ročník konference, na které zejména studenti doktorského studia prezentují výsledky své práce a debatují se zkušenými odborníky, se uskutečnil 29. června 2020 na Fakultě životního prostředí UJEP. Stejně jako tomu bylo u předchozích ročníků, na organizaci spolupracovaly Fakulta životního prostředí a Přírodovědecká fakulta UJEP.

Na konferenci STUDKON vystoupilo letos celkem 25 studentů nebo čerstvých absolventů doktorských programů na FŽP a PřF a účastnilo se také přibližně 30 hostů z řad oborové rady, školitelů, konzultantů a dalších odborníků působící mimo UJEP. Poprvé se měli možnost zapojit také studenti prvních ročníků nově akreditovaných inovovaných programů Environmentální chemie a technologie (FŽP), Aplikované nanotechnologie a Počítačové modelování ve vědě a technice (PřF). Tématika příspěvků byla velmi pestrá. Zahrnovala například mapování znečištěných přehradních a říčních sedimentů, fytoremediace s využitím energetických rostlin, nanotechnologie pro biomedicínské využití, příprava a charakterizace nových materiálů, počítačové modelování různých procesů a mnoho dalších.

Přestože byla organizace letošního ročníku konference výrazně zkomplikována nejasnou situací ohledně hygienických opatření a restrikcí díky COVID-19, kvalita akce si držela standard předchozího úspěšného ročníku. „Chvíli jsme uvažovali dokonce o zrušení letošního ročníku Studkonu. Jsem ale rád, že se akci nakonec podařilo uskutečnit. Letošní ročník proběhl v komornější atmosféře, abychom dostáli hygienickým předpisům, ale do hodnotících komisí se nám podařilo získat skvělé odborníky, kteří mohli dát studentům kvalitní zpětnou vazbu. Těší mě i větší zapojení studentů do diskuzí a celková pohodová atmosféra akce, kterou se nám podařilo vytvořit,“ hodnotí zpětně dojmy z konference Ing. Daniel Bůžek, PhD. z organizačního výboru. Dále zmínil, že šlo o důstojné rozloučení s budovou FŽP na Králově Výšině, neboť během léta se celá fakulta přestěhuje do nově vybudovaného centra.

Soutěže

Cena Miroslava Broula za nejlepší přednášku:

  1. Místo: Eliška Rezlerová (PřF)
  2. Místo: Jiří Smejkal (PřF)
  3. Místo: Diana Nebeská (FŽP)

Cenu M. Broula za nejlepší poster:

  1. Místo: David Poustka (PřF)
  2. Místo: Eliška Wildová (FŽP)
  3. Místo: Dominik Pilnaj (FŽP)

Cena Václava Štengla za nejinovativnější a nejoriginálnější nápad nebo řešení nějakého problému.

Petr Panuška (PřF)

Cenu Student Star, kterou si volili studenti mezi sebou, získal:

Petr Aubrecht (PřF)

Více informací o konferenci a o tom, kdo byli Miroslav Broul a Václav Štengl, na jejichž počest jsou udělovány studentské ceny, najdete na stránkách  konference: http://projects.fzp.ujep.cz/studkon/.

Informace k příspěvkům je k nahlédnutí na: http://projects.fzp.ujep.cz/studkon/

Kniha abstraktů ke stažení zde

Seznam přednášek

  • Michal Hošek: Environmental threat of the worst Hg pollution hotspot in central Europe
  • Štěpánka Tůmová: Geochemical properties and background functions of floodplain sediments of the Panenský Creek (Czech Republic)
  • Diana Nebeská: Activity of soil microorganisms during Miscanthus x giganteus cultivation: first results of the field study in the Czech Republic
  • Zuzana Žmudová: EGFR siRNA inhibition gene therapy in 2D and 3D cultures
  • Jiří Smejkal: Recombinant proteins as a substitute for antibodies in microfluidic chips for cell immunocapture
  • Petr Aubrecht: Preparation and characterisation of silan based surfaces for use in 3D tumor spheroid culture
  • Adéla Jagerová: High energy Au+ ion implantation of polar and nonpolar ZnO – Structural modification and optical properties
  • Martin Šťastný: Nanostructured manganese oxide-based catalysts: Comparison between assisted hydrolysis of bis(4-nitrophenyl)phosphate (BNPP) and catalytic decomposition of methanol
  • Jan Hubáček: Pyrolysis of plastic waste – process optimization, product analysis and dehalogenation
  • Eliška Rezlerová: Methane and carbon dioxide in dual-porosity organic matter: molecular simulations of adsorption and diffusion
  • Martin Kozakovič: Vertical bladed mixer: the analysis of polydisperse granular media flowing
  • Jan Dočkal: Molecular force field development for aqueous electrolytes

Seznam posterů

  • Burdová Hana: The impact of diesel pollution on growth Miscanthus x giganteus
  • Herma Regina: Study of biological effects of new types of carbosilane dendrimers
  • Kaule Pavel:  Direct lithiation-halogenation of metallacarborane cluster
  • Lupínková Simona: Sulphur particles immobilized on activated polymer surface
  • Nejedlá Zuzana: Class II biocompatible E-shell 300 3D printing material causes severe developmental toxicity in Danio rerio embryos – implications for 3D printed microfluidics
  • Panuška Petr: Microfluidic fish embryo test chip with the ability to remove individual eggs during long-term cultivation
  • Perner Jakub: Plasma treatment of poppy seeds in fluidized bed reactor
  • Pilnaj Dominik: Application of drones for tropospheric quality monitoring
  • Poustka David: Nanofibrous and nanostructured materials for biomedical microfluidic devices
  • Ryšánek Petr: Specific structure, morphology, and properties of polyacrylonitrile (PAN) membranes prepared by needleless electrospinning; Forming hollow fibers
  • Štojdl Jiří: New equipment constructed for bathymetry mapping at the Faculty of the Environment
  • Tolasz Jakub: Room-temperature synthesis of nanoceria for degradation of organophosphate pesticides and its regeneration and reuse
  • Wildová Eliška: Seasonal accumulation of manganese content in plant species of forest ecosystem affected by anthropogenic activities

O loňském ročníku konference jsme psali zde.

RemScan – nový přístroj v laboratořích FŽP UJEP

Díky podpoře z projektu INVUST se vybavení laboratoří FŽP UJEP v červnu 2020 rozrostlo o významnou posilu v podobě přístroje RemScan. Přístroj slouží k měření koncentrace ropných látek v půdě, a jelikož je přenosný, je možné jej využívat jak v laboratoři, tak přímo v terénu a získat tak informace o znečištění půdy v reálném čase.

Výzkum kontaminace půdy ropnými látkami je na FŽP UJEP jedním ze stabilních témat. V minulosti se řešily různé způsoby odbourávání ropného znečištění včetně aplikace vybraných druhů biodegradačních bakterií (viz například tato publikace nebo tato publikace). V současnosti je toto téma spojeno nejvíce s výzkumem fytoremediace s využitím energetických plodin, konkrétně Miscanthus x giganteus (charakteristika výzkumu na FŽP).

Na FŽP probíhají nádobové pokusy s půdou různě kontaminovanou ropnými látkami a jedna z lokalit terénního výzkumu (bývalé vojenské letiště Hradčany) byla v minulosti taktéž postižena velmi významnou kontaminací palivy a dodnes v hlubších vrstvách narážíme na zbytkové znečištění. Sledování vývoje kontaminace v čase a prostoru s sebou nese potřebu odběru značného množství vzorků a laboratorních analýz, které jsou časově i materiálně poměrně náročné.

Přístroj RemScan s příslušenstvím v přepravním boxu a přenosná sušárna na sušení mokrých vzorků v terénu

Využili jsme tak možnosti, že se na trhu objevil nový přístroj RemScan, který umožňuje měření koncentrace ropných látek v půdě napřímo, bez nutnosti extrakce a následné analýzy plynovou chromatografií. Měření je navíc možné provádět přímo v terénu v řádu desítek sekund, takže pokud to není potřeba z jiného důvodu, není vždy nutné vzorky vozit zpět do laboratoře a skladovat je. Pro účely terénního měření je přístroj navíc dodáván s batohem, který je uzpůsobený pro přenos přístroje a veškerého potřebného příslušenství. Tento způsob měření znamená významnou úsporu času a chemikálií, což nám umožňuje plánovat mnohem rozsáhlejší pokusy s větším počtem měření než dosud.

Školení použití přístroje a přípravy vzorku

Stejně jako všechny přenosné přístroje má i tento svá omezení v přesnosti měření, nejedná se tedy o absolutní náhradu tradičních laboratorních postupů. Znamená pro nás ale velkou pomoc v případě předběžného průzkumu lokalit pro výzkum, mapování rozložení znečištění nebo sledování degradace ropných látek v čase, kdy je žádoucí mít k dispozici co nejvíce dat. Samotné měření je navíc velmi jednoduché, takže ho budou moct provádět nejen zkušení výzkumníci, ale i studenti při svých praktických úlohách.

Projekty MATEQ
Projekt STUVIN
FYTOTECHNOLOGIE na FŽP

Jak se žije a pracuje mladým zahraničním vědcům na FŽP?

UJEP se netají tím, že by v budoucnu chtěl po vzoru nejprestižnějších univerzit výrazně posílit zastoupení zahraničních pracovníků. Co už se ale ví méně, je, že už se na tom intenzivně pracuje a první výsledky se již dostavily. Na Fakultě životního prostředí pro mladé zahraniční posily už museli dokonce vyčlenit novou kancelář. A jak se třem postdokům podílejícím se na výzkumu zaměřeném na environmentální biotechnologie v Ústí žije a pracuje? To jsme se snažili zjistit v krátkém online rozhovoru (originální neupravené odpovědi najdete v anglické verzi příspěvku).

Všichni tři se zabývají tím, jak pomocí živých organismů odstranit z životního prostředí nežádoucí látky. Příběh každého z nich je ale trochu jiný.

Prvním zahraničním postdokem, který přišel toto téma řešit na FŽP je Sebastiana Roccuzzo, Ph.D. Pochází ze slunné Itálie, ale do Čech přišla ze severnějších končin. Doktorské studium totiž absolvovala na britské The University of Sheffield.

Na podzim 2018 dorazil na FŽP Karim Al Souki Ph.D. Stejně jako Sebastiana už za sebou jednu delší zahraniční zkušenost měl. Magisterské studium absolvoval v rodném Libanonu, ale doktorát studoval ve Francii na ISA Lille.

Prozatím poslední posilou je Kumar Pranaw, Ph.D. Pro něj je Ústí nad Labem prvním domovem mimo Indii. Tam měl ale možnost sbírat zkušenosti již několik let po ukončení doktorského studia v několika různých laboratořích.

 Sebastiana, Kumar a Karim

Jak jste se k této práci dostali (jak jste se o ní dozvěděli, co jste museli udělat pro její získání…)?

Sebastiana: Zrovna jsem se přestěhovala do České republiky po dokončení doktorského studia v Anglii a hledala jsem, jaké jsou tu možnosti pro postdoktorandský výzkum v oblasti environmentálních biotechnologií. Na základě toho jsem se spojila s doc. Tröglem na FŽP a poslala mu životopis s průvodním dopisem a všemi souvisejícími certifikáty. Pak už jsem byla pozvána na pohovor, po kterém mi oficiálně nabídli pozici postdoka ve výzkumném projektu Smart (pozn.: část projektu Smart City – Smart Region – Smart community zabývající se kvalitou života a životního prostředí).

Kumar: V roce 2018 jsem za sebou měl více než 4 roky postdoktorských zkušeností, ale všechny v Indii, takže jsem začal pátrat po nabídkách v zahraničí a prostřednictvím webu Euraxess jsem se dozvěděl o pozici na FŽP (pozn.: tato pozice je podpořena z projektu U21 – Kvalitní lidské zdroje pro posílení mezinárodního prostředí). Výzkum vypadal zajímavě, takže jsem se přihlásil do výběrového řízení a poté jsem jako jeden z vybraných kandidátů absolvoval pohovor po Skypu.

Karim: V roce 2018, kdy jsem hledal možnosti pro postdoktorskou pozici, rozeslal doc. Trögl svým kolegům informaci o nové pozici v rámci týmu projektu “New Phytotechnology for Cleaning Contaminated Military Sites”. Můj bývalý školitel byl jedním z těchto přátel, kteří zprávu obdrželi, a předal ji mně. Po přečtení popisu této práce jsem byl ještě víc nadšený a motivovaný se o pozici ucházet. Odeslal jsem žádost, prošel pohovorem a skončil jako postdoktorand na UJEP (pozn.: tato pozice je podpořena z projektu U21 – Kvalitní lidské zdroje pro posílení mezinárodního prostředí).

Jakým výzkumným tématem se na UJEP zabýváš?

Sebastiana: Můj výzkum se zaměřoval na vývoj udržitelných systémů společenstev mikroskopických řas a bakterií pro odstraňování mikropolutantů s nežádoucími endokrinně disrupčními vlastnostmi z odpadních vod. Na základě mé práce byl již publikován odborný článek ‚New perspectives on the bioremediation of endocrine disrupting compounds from wastewater using algae-, bacteria- and fungi-based technologies‘ (https://doi.org/10.1007/s13762-020-02691-3).

Kumar: Pracuji tu na tématu podpory produkce biomasy pomocí mikroorganismů za současné remediace kontaminované půdy. Můj výzkum zahrnuje studium procesů, jakými růst podporující bakterie (PGPR – plant growth promoting bacteria) tolerantní k těžkým kovům, zejména olovu, pomáhají při růstu energetické plodiny Miscanthus giganteus v kontaminované půdě a při fytoremediaci (pozn.: Kumar se stal součástí mezinárodního týmu pracujícího na výzkumu tzv. fytotechnologií).

Karim: Můj výzkum je rozdělen do dvou oblastí (polní a nádobové pokusy). Hlavním cílem polních experimentů bylo ověřit pozitivní účinky Miscanthus giganteus (modelová rostlina užívaná v naší laboratoři pro tzv. fytomanagement) na zvýšení kvality méně úrodných zemědělských půd, zejména vliv na sekvestraci uhlíku. Předmět druhé oblasti byl zjistit využitelnost Miscanthus pro remediaci půd kontaminovaných současně různými polutanty (těžké kovy, polyaromatické uhlovodíky a diesel) a sledování reakce rostliny na různé kombinace stresorů (pozn.: stejně jako Kumar se i Karim stal součástí mezinárodního týmu pracujícího na výzkumu tzv. fytotechnologií).

Kumar na Noci vědců UJEP a jeho „Škrob požírající kovotolerantní bakterie“ na workshopu pro děti (zdroj: facebook FŽP UJEP)

Jak jste zatím s prací na UJEP spokojeni (v každém směru, který tě napadá – plat, vybavení, kolegové…) a pokračovali byste ve spolupráci s UJEP rádi dál i po skončení vašeho úvazku?

Sebastiana: Práce na UJEP měla spoustu výhod, jelikož jsem byla součástí grantu, kde byly dostupné finance i na vybavení a byly podporovány všechny aspekty výzkumu. Během svého pobytu na FŽP jsem navázala dobré pracovní vztahy a ráda bych s UJEP opět v budoucnu někdy spolupracovala (pozn. Sebastiany pracovní úvazek se již chýlí ke konci a jako správná světoběžnice putuje zase o dům dál, tentokrát do Německa).

Kumar: Můžu říct, že jsem s prací na UJEP spokojený.

Plat je skutečně dobrý, a pokud by vláda snížila daně, byl by doslova úžasný :).

Dostupné vybavení je také dobré, ale v některých oblastech je potřeba jej ještě rozšířit. Já jako mikrobiolog narážím na to, že přístrojové vybavení na UJEP v této konkrétní oblasti je zatím dost omezené. Pro chemickou analýzu je tu ale k dispozici rozsáhlé špičkové vybavení.

Co se týče kolegů, mám štěstí, že jsem obklopen dobrými lidmi. Když jsem sem přijížděl z Indie, byl jsem docela nervózní z toho, jak tu všechno zařídím a že neumím česky (v té době jsem uměl jedinou větu: Neumím česky :)). Ale už v letištní hale na mě čekali dva mí současní kolegové, kteří mi byli vždy ochotní pomoci jak s pracovními tak s osobními záležitostmi stejně jako mnozí další na FŽP i mimo ni.

Když přijdete na nové místo, je vždy těžké začít s prací, ale rozjeli jsme výzkum ve vysokém tempu, díky čemuž jsem byl po roce schopen odeslat rukopisy už dvou článků. Je to zásluha i Dr. Hany Malinské (pozn.: z KBi UJEP, která poskytla Kumarovi své prostory i vybavení), bez jejíž pomoci bych nebyl schopen postupovat takto rychle.

Co se týče budoucí spolupráce s UJEP, jsem jí vždy otevřený. Aktuálně intenzivně pracuji na získání prostředků z dalších projektů, abych mohl ve své práci zde pokračovat i nadále.

Karim: Ano, jsem velmi spokojený s prací na UJEP. Celý tým je velmi nápomocný a spolupracující a milý. Od mého mentora doc. Trögla, který mi pomohl se všemi pokusy, se mi dostalo velké svobody a podpory. A nakonec… ano, rád bych si prodloužil svůj pobyt v Ústí a pracovní úvazek na UJEP.

Jak si svůj pobyt užíváte (obecně)?

Sebastiana: Svůj pobyt na UJEP jsem si užila, i svobodu a nezávislost v bádání v mém tématu.

Kumar: Obecně je to dobré. Svůj pobyt jsem si užil. Pocházím z Dilí, což je dost zalidněné a znečištěné město, takže je pro mě Ústí velmi klidné místo.

Karim: Čas strávený v Ústí si užívám (pracovně) a s určitými omezeními i společensky.

Výzkumná práce se nedělá jen v laboratorním plášti. Karima jsme poctivě zapřáhli hned po příjezdu do ČR.

Co máš na České republice nejraději a co tě tu naopak zklamalo?

Sebastiana: Česká republika je nádherná země, což poskytuje spoustu příležitostí pro pobyt v přírodě a outdoorové aktivity. Kvalita života je tu vysoká a na UJEP je nastavena dobrá kultura ohledně rovnováhy mezi pracovním a osobním životem. Podle mě Česká republika odvádí skvělou práci v modernizování své infrastruktury, zajištění financování a lákání mladých zahraničních výzkumníků. Nicméně bariérou zůstává jazyk. Tady bych UJEP doporučila v budoucnu zavést nějaký kurz češtiny pro zahraniční zaměstnance pro zlepšení komunikace a podporu jejich začlenění.

 Kumar: Lidé jsou tu velmi profesionální. Nikdo tu do vaší práce bezdůvodně nezasahuje, což mi vyhovuje. Svoboda je ve vědě důležitá.

Rád bych se tu zmínil o dvou dámách, které jsem tu potkal: jednu na vrátnici naší fakulty a druhá na recepci kolejí, kde bydlím. Jak už jsem se zmínil, neumím česky, a ony zas neumí anglicky. Ale kdykoliv se potkáme, komunikujeme spolu já anglicky, ony česky, rukama, nohama, jak to jde. Setkání s nimi mě vždy potěší. Mám kolem spoustu ochotných lidí, ale jak víte, každá mince má dvě strany. Někdy při nákupech nebo na ulici jsem potkal i hlupáky, jejichž gesta mě vyděsila.

Nedá se říct, že by mě tu zatím něco významně zklamalo, je ale jedna věc, o které bych se rád zmínil, ze které rozčarovaný jsem. V úřadu řešícím udělení povolení k pobytu pro cizince je velmi obtížné cokoliv vyřešit sám, protože tam nikdo nemluví anglicky. Úřad je určen pro cizince a nikdo tam není schopen s vámi komunikovat v angličtině. Jak můžete očekávat komunikaci v češtině od někoho, kdo právě dorazil? Je to zvláštní, ale skutečně to tak je. Mimochodem… Začal jsem se učit česky.

Karim: V Ústí jsem si oblíbil několik věcí. Zaprvé, pivo. J Dobře chutná a není vůbec drahé. Skvělé je i setkávání a nálada v místních hospodách. Mám také rád zdejší jídlo. Příroda okolo Ústí je krásná (jezera a hory). Mám rád i zdejší lidi (zejména pro jejich upřímnost). Co rád nemám je fakt, že doteď neumím česky (myslel jsem, že to bude jednoduché, ale budu muset ještě hodně trénovat).

Cokoliv dalšího, co byste rádi vzkázali?

Kumar: Pro každého člověka, každá část života, dokonce každý moment přináší nové vzpomínky. A já si rád utvářím vzpomínky na cokoliv. A musím říct, že mám úžasné vzpomínky na dobu po mém příjezdu do České republiky. Asi hned dva dny po mém příjezdu, jsme se vydali na výlet ke zmrzlému vodopádu v Ústí a kvůli sněhu a dešti byla cesta dost komplikovaná. Hlavně mně s Karimem to celou cestu dost klouzalo a bylo vtipné, jak na nás každých deset minut ostatní museli čekat. A takovýchto vzácných chvil, které se stanou milými vzpomínkami už navždy, jsem tu prožil mnoho.

Karim: Chtěl bych poděkovat všem na UJEP a doufám v mnoho let spolupráce a mnoho piva, které společně vypijeme ;).

Projekty SMART
Projekty MATEQ

Nanotechnologové na UJEP a antimikrobiální nanotextilie

Nanotextilie jsou na UJEP živé téma již několik let. Zasloužila se o to především Přírodovědecká fakulta s Fakultou životního prostředí. V roce 2017 díky píli našich vědců a promyšlené spolupráci s firmami vytvořila UJEP dva patenty. Jeden v oblasti nanovlákenných vrstev, jež jsou využívány pro filtraci vzduchu a druhý za nový způsob přípravy nanovlákenného textilního kompozitu, využitelného pro výrobu krytu drobných ran a poranění. Stojí také za zmínku, že na UJEP lze studovat aplikované nanotechnologie, obor s obrovskou budoucností.  

Ilustrační obrázek

Paní profesorka Pavla ČapkováPřírodověděcké fakulty vysvětluje podstatu úspěchů, které UJEP v oblasti nanotechnologiích realizovala:

Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem navázala na tradici založenou v globálním měřítku Technickou Univerzitou v Liberci a využila chemickou tradici Ústeckého kraje a vytvořila chemicky modifikované antimikrobiální nanovlákenné textilie, jejichž stabilita antimikrobiální účinnosti byla ověřena na dlouhodobých filtračních testech.  Nanovlákenné textilie jsou známé svojí vlastností propouštět vzduch a při tom nepropouštět mikroorganismy díky svojí nanoporozitě. Využívají se proto v medicínských aplikacích nejen jako roušky pro zdravotnický personál ale i jako materiál pro krytí ran, zejména spálenin, protože umožňují pokožce dýchat, ale nepropustí mikroorganismy způsobující zánětlivé procesy. Další užitečnou aplikací pro nanovlákenné textilie jsou čističky vzduchu.

Nicméně všechny příklady využití nanovlákenných textilií řeší jeden závažný problém. Tímto problémem je bio-film, který se vytvoří na vnější straně nanovlákenné textilie, kde se zachycené mikroorganismy začnou množit a vytvoří film, který postupně ucpe všechny nanopóry. Tato komplikace je problémem nejen u roušek, ale zejména u nanovlákenných filtrů v čističkách vzduchu.

Ilustrační obrázek

Tento problém vyřešili nanotechnologové Přírodovědecké fakulty a Fakulty životního prostředí na UJEP v rámci projektu MPO spolu s Nanovií/Nanotex s.r.o Litvínov.  Řešení spočívá v ukotvení vybraných molekul vysoce účinné antimikrobiální látky na povrch nanovlákenných textilií. Výzkum na UJEP zahrnoval testování různých typů antimikrobiálních látek z hlediska jejich antimikrobiální aktivity. Se zapojením výpočetní chemie byla zvolena látka, která nejen obstála v široké antimikrobiální účinnosti, ale i z hlediska stability ukotvení na daném typu polymerního vlákna.

Chemická modifikace nanovlákenných textilií není ve výzkumných laboratořích nová idea, avšak stabilita ukotvení modifikující látky a její bezpečnost je problém, který výzkumníci dosud neřešili. Nicméně při filtračních aplikacích je stabilita chemické modifikace klíčový parametr. Zde se velmi osvědčil počítačový design nanomateriálu a jedinečné spojení experimentální a výpočetní chemie. Technologie přípravy antimikrobiálních nanovlákenných textilií vypracovaná v laboratorním měřítku byla ověřena na průmyslové lince v Nanovii s.r.o. Litvínov a je připravena k průmyslovému využití.

Naše univerzita v nano aktivitách neutuchá. V současné době probíhá výzkum především v těchto oblastech znázorněných na následujícím obrázku.

Přehled výzkumných oblastí v nanotechnologiích na UJEP

Na UJEP probíhá i studiumoboru nanotechnologií. Konkrétně na Přírodovědecké fakultě ve formě magisterského a doktorského studia.

  • Navazující magisterské studium Aplikované nanotechnologie klade důraz na schopnosti mezioborové komunikace absolventů. Skladba předmětů je koncipována tak, aby vyváženě pokrývala fyzikální a chemické metody v nanotechnologiích i nanobiotechnologie a reflektovala současné trendy v materiálovém výzkumu v oblasti aplikovaných nanotechnologií. Studijní program zahrnuje využití fyzikálních a chemických technologií při přípravě nanomateriálů pro ochranu životního prostředí (nové typy sorbentů, katalyzátorů, membrán pro recyklační technologie…) a pro biomedicínské aplikace (nanomateriály pro diagnostiku, biosenzory a tkáňové inženýrství).
  • Doktorský program Aplikované technologie je zaměřen na teoretické znalosti i praktickou přípravu nanomateriálů ve čtyřech zaměřeních: Fyzikální metody přípravy nanomateriálů, Chemické metody přípravy nanomateriálů, Bionanotechnologie zaměřené na přípravu biosenzorů, Počítačový design nanomateriálů.