HEJSEK, M. Využití odpadu ze zpracování fosforu za účelem produkce látek se zvýšenou přidanou hodnotou [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2015.

Posudek vedoucího

Ing.Jan Červený, Ph.D.

Předkládaná diplomová práce studenta Bc. Michala Hejska se zabývá tématikou využití a zpracování odpadních látek z průmyslových technologiích a produkcí biomasy s obsahem cenných látek při kultivacích fotosyntetických mikrořas. V práci bylo dosaženo vytyčených cílů zadání a celkové provedení práce je zejména s přihlédnutím k realizaci práce na externích pracovištích nadprůměrné. Teoretická část práce má logickou strukturu se zaměřením na chemii, ekologii a biochemii fosforu, jehož zpracování a využití v řasových biotechnologiích je předmětem této práce. Dále jsou stručně popsány metody vyhodnocování růstu a kultivace mikrobiální populace, výrobní procesy a problematika zpracování fosforu ve zpracovatelském závodě Fosfa, a.s. se zdůrazněním motivace jeho efektivního zpracování a recyklace jako neobnovitelného přírodního zdroje. V praktické části jsou detailně popsány analytické metody a použitá zařízení k získání experimentálních výsledků práce. Získané výsledky jsou pak v převážné většině prezentovány přehlednou formou technicky realizovaných tabulek a grafů. Z hlediska biologické variability chybí opakování a validace experimentů, které jsou však časově a instrumentálně náročné. V práci byl úspěšně identifikován organismus vhodný pro kultivaci v podmínkách specifických pro zpracovatelský závod a byla provedena optimalizace základních kultivačních podmínek. Jedním z cílů práce bylo vyhodnotit výtěžnost a ekonomickou stránku případné investice do provozního zařízení, kde student provedl omezenou diskusi zaměřenou převážně na produkty ze skupiny potravinářských doplňků nízké tržní hodnoty a neprovedl analýzu potenciálu produkce látek s vyšší přidanou hodnotou, která by vedla k lepší návratnosti investice do reálného provozního zařízení. Při ekonomické analýze byly pro technickou realizaci navrhovaného řešení uvažovány převážně zdroje dostupné za tržní ceny, což není pro velkoobjemovou kultivaci v místě technologického zpracování diskutovaných odpadů žádoucí. V průběhu řešení práce projevil student velkou míru samostatnosti a v diskusi výsledků experimentálních dat navíc navrhl možné přístupy k řešení pozorovaných omezení na straně realizace kultivačních experimentů s přihlédnutím k potřebě rozšíření procesu na velkoobjemové kultivace. Na základě výše zmíněného hodnotím práci klasifikačním stupněm B / velmi dobře a doporučuji k obhajobě.

Posudek oponenta

Zavřel, Tomáš

Diplomová práce se zabývá zkoumáním potenciálu využití odpadních vod vznikajících při zpracování fosforu (konkrétně tzv. krycích vod) pro produkci látek s přidanou hodnotou. Jako zdroj těchto látek byla vybrána biomasa jednobuněčné řasy Chlorella. Biotechnologické využití odpadních vod ze závodů zpracovávajících fosfor je jistě aktuální téma - jednak díky ekologické zátěži, které tyto vody představují, a také vzhledem k jejich nízké ceně. Fosfor často představuje limit pro fotoautotrofní růst, využití odpadních vod se zvýšenou koncentrací fosforu pro kultivaci jednobuněčných řas se tedy jeví jako vhodný záměr, který stojí za podrobnější analýzu. Diplomová práce má 51 stran, obsahuje 50 citací a je členěna obvyklým způsobem. Úvod je zpracován poměrně podrobně, i když jednotlivé kapitoly nejsou úplně vhodně provázány a často postrádají vhodnou motivaci (např. kapitola "2.4 Kinetika růstu mikrobiální populace"). I přes rozsáhlost úvodu by mohly být v kapitole "2 Fosfor a jeho sloučeniny" alespoň zmíněny další formy odpadních sloučenin fosforu (např. odpadní vody z domácností a podniků). V kapitole "2.3 Biochemie fosforu" mi chybí kromě transportu fosforu u vyšších rostlin rozvedena specifika fyziologie příjmu a zpracování fosforu u jednobuněčných řas, jakožto organismů zkoumaných v této práci. V kapitole "2.5 Charakteristika výrobního procesu zkoumaného závodu" by mohlo být pro lepší orientaci uvedeno schéma zpracovatelského podniku, a to nejlépe namísto Obrázku 4, který pro práci není zásadní. Metody jsou popsány srozumitelně, pouze by bylo vhodné provázat je s výsledky (např. u kapitoly "3.3.2 Optimalizace pH kultivačního media" by bylo vhodné uvést, proč byla pro experimenty zvolena konkrétní kultivační teplota a osvětlení). Zpracování výsledků je na dobré úrovni, za nedostatek ale považuji neuvedení počtu opakování jednotlivých experimentů, a to ani u výsledků, které jsou prezentovány s chybovými úsečkami. Vyčíslení provozních nákladů je zpracováno srozumitelně a přehledně, úplně zde ovšem chybí vypočtení nákladů na sklízení a úpravu biomasy. V závěru práce je uvedeno, že při uvažované konfiguraci kultivace řas není možné dosáhnout konkurenceschopných cen produkované biomasy. Možnosti snížení provozních nákladů jsou ale nastíněny jen okrajově a kalkulace "optimistické varianty" není uvedena vůbec. K práci mám následující věcné připomínky: - měření "fluorescence fotosystému II" uvedené na str. 15 není úplně přesný termín, standardně je studována fluorescence chlorofylu vázaného ve fotosystému II a ne dalších součástí PSII - měření fluorescence chlorofylu popisované v kapitole 2.4.1 není metoda využívaná k měření počtu buněk, tudíž by tato metoda měla být uvedená v samostatné kapitole, nebo by neměla být zmiňována v kapitole 2.4.1 vůbec - vývin tepla popisovaný v kapitole 2.4.2.2 se týká spíše heterotrofního růstu mikoorganismů než autotrofního růstu řas - tvorba sekundárních metabolitů popisovaná kapitole 2.4.2.5 může probíhat i v jiných fázích růstové křivky než jen ve stacionární fázi - při rozvaze výšky hladiny bych doporučil uvažovat pouze 81 cm (výška popisovaného světelného panelu) pro zabránění vzniku neosvětlených zón Z formálních připomínek bych upozornil na následující: - citace by měly být uváděny úsporným způsobem, např. [1-3] místo [1], [2], [3] - obrázky 1 a 2 by měly mít popisky v jazyce práce, tedy v češtině Číslo práce: «Cislo_prace» Str. 3/3 - citace [32, 35-37] na straně 15 by měly být uvedeny v příslušných částech textu, ne až na konci kapitoly - u kapitoly 2.5.3.2 by bylo vhodné uvést také nesníženou teplotu plamene - část kapitoly 2.7 je patrně omylem formátovaná jako popis obrázku nebo tabulky - měření počtu buněk pomocí počítačky buněk popsané v kapitole 3.2.5 mohlo být uvedeno i v kapitole 2.4.1 - názvy kapitol 3.3.4 a 3.3.5 mohly být zvoleny způsobem, který by více odpovídal jejich obsahu - u Obrázku 9 není uveden typ chybových úseček - změny v koncentracích rozpuštěného kyslíku a oxidu uhličitého prezentované na Obrázku 11, 12 a 13 by bylo vhodnější uvést v absolutních hodnotách - bylo by vhodné uvést metody kontroly kontaminace kultur používaných pro experimenty - spotřebu dusíku uváděnou v kapitole 4.1.4 bych doporučil udádět v jednotkách již přepočítaných na jednotku času (např. [mmol dm-3 den-1]) - součástí Obrázku 15 by mohl být i průběh pH - v kapitole 4.2.1 by mohl být uveden i výpočet nákladů s levnějšími LED panely (od "východních producentů") - v kapitole 4.2.2 je mylně uvedena aerace 300 m3 min-1, má jít o 300 cm3 min-1 - pro přehlednost by mohla být na závěr kapitoly 4.2 uvedena tabulka shrnující ceny jednotlivých komponent produkčního procesu - v citaci 9 není uvedeno, že se jedná o diplomovou práci - citace 39 - Wikipedia se standardně jako zdroj vědeckých informací neuvádí - citace 24, 25, 26, 27, 42, 45 a 47 se týkají konkrétních produktů a měly by tedy být uvedené přímo v rámci jednolivých kapitol a ne jako součást literárních zdrojů. I přes uvedené připomínky předložená práce splňuje jak obsahové a formální požadavky kladené na diplomovou práci, tak i stanovené zadání a doporučuji ji k obhajobě s hodnocením dobře (C). K práci mám následující dotazy: - proč byla pro experimenty zvolena právě řasa Chlorella C2 ze sbírky IPPAS? - citace v kapitole "4.1.2 Výsledky optimalizace pH" se týkají vyšších rostlin. Je známo optimální pH pro transport fosforu u Chlorelly, nebo u jiné zelené řasy? - jaké je optimální pH pro růst Chlorelly známé z literatury? Souhlasí data naměřená v rámci práce s těmito údaji? - jaká je absolutní produkce jednotlivých typů odpadních vod (krycí, chladící, sanační) ve zpracovatelském podniku za časovou jednotku, např. za rok? - mohl by autor alespoň přibližně vyčíslit, jak by se zvedla cena vyprodukované biomasy se zohledněním nákladů spojených se sklízením a sušením biomasy, a také nastínit cenu biomasy při uvažování vysokokapacitních a vysoce automatizovaných kultivačncíh procesů nastíněných v závěru práce?

eVSKP id 72631