ARLET, D. Synergické využití pracovního roztoku z přímé osmózy v průmyslovém provozu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.

Posudek vedoucího

Miklas, Václav

Tato diplomová práce se věnuje mladému výzkumnému tématu přímé osmózy, konkrétněji možnostem přímého využití pracovního roztoku, jehož regenerace je jedna z hlavních výzev při praktickém nasazování tohoto membránového procesu. Podmnožinu přímého využití pracovního roztoku, při němž lze regeneraci zcela eliminovat, lze pak z výzkumného hlediska popsat jako téměř neprobádanou oblast. V této podmnožině se student zaměřil na doposud nepublikovanou možnost osmotického získávání vody v prádelenském provozu, kde pracovním roztokem je voda s pracím prostředkem a vstupním roztokem je prádelenská odpadní voda. Práce je logicky strukturována, od nejobecnějšího rámce přímé osmózy (kap. 1), přes možnosti nakládání s pracovním roztokem (kap. 2) až po slibné oblasti přímého využití pracovního roztoku (kap. 3), na které přímo navazuje případová studie pro prádelenský provoz (kap. 4). Samotná rešeršní část představuje velmi solidní příspěvek, kde lze vyzdvihnout zejména rozsah a kvalitu zdrojů literatury (převažují impaktované zahraniční časopisy). Student také na konci kap. 1 prezentuje dílčí závěry v podobě slibných výzkumných otázek, na které lze navázat dalšími závěrečnými pracemi či v rámci aktuálně řešených výzkumných projektů. V kap. 2 zase zařadil přiléhavou přehledovou tabulku, která čtenáři pomáhá velmi rychle srovnat metody regenerace a jejich energetickou náročnost. Z kap. 3 je pak zřejmé, o jak mladé a dynamicky rozvíjející se téma se jedná. Samotná případová studie vhodně kombinuje data z provedeného experimentu, kde lze pozitivně hodnotit systematický rámec plánovaného experimentu, z kterého vznikly regresní modely dále využitelné v technicko-ekonomické optimalizaci. Ta má svá omezení – mj. přenášení poznatků na větší typ membrány, hrubý odhad provozních nákladů, provedení experimentu s demineralizovanou vodou a bez opakování – student je si jich však vědom a v práci je diskutuje, byť interpretace a dopady některých jevů (např. akumulace pěny v modulu) mohly být blíže rozvedeny. Stanovenou návratnost 9 let nelze označit za mimořádně perspektivní, nicméně a) pořizovací náklady jsou stanoveny spíše konzervativně a mohou být nadhodnoceny až o desítky procent, b) naopak servis a údržba vyžadují upřesnění a potenciálně mohou návratnost prodlužovat. Drobná výtka směřuje k menší míře samostatnosti diplomanta, což lze ale přisuzovat tématu, ve němž je VUT v rámci České republiky mezi průkopníky a ke kterému existuje jen minimum dostupné literatury. Na poměry diplomových prací se teda jedná o příspěvek mimořádně inovativní představující prvotní proof of concept, na kterém lze stavět experimenty s reálnou odpadní vodou, dlouhodobými zkouškami zanášení a upřesňováním vstupů do energeticko-ekonomických rozvah. Student naplnil body zadání a diplomovou práci vřele doporučuji k obhajobě.

Posudek oponenta

Touš, Michal

Diplomová práce se zabývá relativně novou membránovou technologií – přímou osmózou. Vzhledem ktomu, že mezi největší výzvy pro tuto technologii patří hledání vhodných pracovní roztoků a jejich regenerace, zaměřuje se práce zejména na toto téma. Vteoretické části diplomant uvádí teoretický základ, přehled pracovních roztoků a regeneračních metod a také přehled aplikací. Tato část práce je zpracována na dobré úrovni a nemám k ní připomínky. Diplomant dále přechází do praktické části. Ta spočívá vexperimentálním výzkumu aplikace přímé osmózy v prádelenských provozech. Praktická část obsahuje dvě stěžejní části: plánovaný experiment a bilanční a ekonomické vyhodnocení aplikace přímé osmózy vprůmyslové prádelně. Plánovaný experiment byl řešen plánem pro odezvovou plochu. Spomocí tohoto přístupu hledal autor model pro intenzitu toku a tlakovou ztrátu na základě tří faktorů. Kprovedenému experimentu a jeho vyhodnocení mám však výhrady. Obecně se dá říci, že je nedostatečně popsán. Chybí mi zdůvodnění volbyplánu pro odezvovou plochu, chybí zdůvodnění rozsahů pro faktory, myslím, že autor mohl doprovodit popis hodnocení dílčími výstupy, např. ANOVA tabulkami. Nedotažený a matoucí je popis vyhodnocení experimentu. Použitá ross-validace při hledání prvního modelu je zde nevhodná, nabourává rozložení bodů (při k=10 a 15 datových bodech to znamená, že zřejmě některé iterace obsahují 1 a některé 2 body ve validační sadě) a není to metoda pro výběr modelu, nýbrž pro ověření predikčních schopností (autor totiž uvádí, že během cross-validace je zvolen model s nejvyšším koeficientem determinace). Autor dále uvádí, že metodou postupné eliminace nevýznamných členů se mu “nepodařilo nalézt model s dostatečnou vypovídací schopností” a proto použil cross-validaci. Otázkou zůstává, co znamená vypovídací schopnost a jak ji hodnotil. Druhý model dle popisu vznikal jinak než první a vtomto případě pravděpodobně správným postupem – postupnou eliminací nevýznamných členů se zohledněním hierarchie. Dále mohou vznikat pochybnosti o tom, zda byly dodrženy doporučené postupy při plánovaném experimentu – není uvedeno, zda docházelo kproplachu membrány mezi pokusy a tím zajištění stejných podmínek pro všechny pokusy nebo naopak je uvedeno, že pořadí pokusů bylo částečně systematické („v realitě probíhalo měření od bodů s nejnižší koncentrací pracovního roztoku po nejvyšší“), což je vrozporu spraktikovaným znáhodněním pořadí pokusů. Autor jistě provedl technicky a časově náročný experiment, nicméně výsledky je potřeba brát srezervou zvýše uvedených důvodů. Přesto lze výstupy považovat za při nejmenším indikativní a tedy užitečné. Autor uvádí i další užitečná zjištění, tedy že vysoká koncentrace způsobuje pěnění, a tudíž pokles intenzity toku, nebo, že byl pozorován pouze zanedbatelný reverzní tok. Poslední částí byla případová studie aplikace přímé osmózy v průmyslové prádelně. Zde byla nejprve provedena materiálová bilance doplněna o energetické nároky. Diplomant sestavil soustavu rovnic, kterou řešil pomocí doplňku “řešitel” v MS Excel. Postup, použité vztahy a zdůvodněná zjednodušení vzhledem k účelu považuji za správně zvolené. Výsledky autor poté využívá v ekonomickém vyhodnocení, které je jistě dobrým indikativním odhadem pro další úvahy o aplikaci v předmětném provozu. Možná zde mohl více využít potenciál a doplnit rozvahu o citlivostní analýzu, čímž by rozšířil informační hodnotu výstupu. Pozitivně hodnotím, že diplomant myslel také na legislativní přípustnost řešení. Celkové práci hodnotím jako přínosnou, svou náplní přispívá k zavádění inovativních řešení a tvoří základ pro další vývoj. Hodnocení bohužel sráží plánovaný experiment, jehož nedostatky jsou popsány výše. Práci hodnotím jako velmi dobrou a doporučuji k obhajobě.

eVSKP id 168302