Ústav chemického inženýrství

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Záchyt CO₂ je v průmyslu častou potřebou, ať se jedná o čištění odpadních plynů, kde je tento plyn obsažen v malé koncentraci, či o součásti průmyslové výroby s vysokými koncentracemi CO₂, jako například výroba vodíku. Právě posledně zmíněný příklad odpovídá technologii v závodě Unipetrol, kde přetrvávají požadavky na jeho optimalizaci. V souladu s potřebami průmyslového partnera budou cíle experimentálního výzkumu zahrnovat i)studie trvanlivosti/degradace absorpčních rozotků používaných ve stávajícím provozu, ii)studie absorpčních schopností nových kapalin s vyšší selektivitou záchytu H₂S a iii)studie vlivu stopových příměsí, například kovů Fe, Ni a V, na účinnost vypírek. Student získá cenné zkušenosti s prací v průmyslové výrobě, neboť se v rámci spolupráce s výzkumným ústavem průmyslového partnera (UniCRE) bude moci při výzkumu samostatně pohybovat v areálu Unipetrol, kde najde potřebné zázemí ve vybavené laboratoři i v osobách konzultantů-průmyslových pracovníků. Stipendium studenta bude dofinancováno z prostředků získaných průmyslovou spoluprácí, jako je smlouva s firmou Unipetrol (smlouva 2362 409 004)

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemical and Process Engineering ( výuka v anglickém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.

Anotace

Deep eutectic solvents (DESs) are composed of biodegradable and non-toxic chemicals, such as choline chloride in combination with glycerol or urea. These solvents present a promising way for the sustainable production of pharmaceuticals, enantiomers, and other specialty chemicals. DESs serve as versatile reaction media, enabling enantioselective enzymatic reactions, and are also effective as extraction solvents for the separation of chiral alcohols in non-aqueous systems. The primary objectives of the proposed project include: (i) Screening and identification of DESs for the selective separation of chiral alcohols from reaction mixtures. (ii) Development of microfluidic and millifluidic platforms for the synthesis and separation of chiral alcohols and other chiral compounds. (iii) Optimization of DES formulations and device design to achieve high-purity products in a continuous processing regime. Our laboratory is fully equipped to support experimental research in this area. The selected PhD student will actively contribute to grant-funded projects and is expected to participate in international scientific conferences to present research findings.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.

Anotace

Hluboce eutektická rozpouštědla (DES) jsou tvořeny biologicky odbouratelnými a netoxickými chemikáliemi, jako je cholin chlorid v kombinaci s glycerolem nebo močovinou. Tato rozpouštědla představují slibnou cestu k udržitelnější výrobě léčiv, enantiomerů a dalších specializovaných chemikálií. DES slouží jako univerzální reakční média, která umožňují enantioselektivní enzymatické reakce, a jsou také účinná jako extrakční rozpouštědla pro separaci chirálních alkoholů v nevodném prostředí. Hlavní cíle navrhovaného projektu zahrnují: (i) Identifikaci DES vhodných pro selektivní separaci chirálních alkoholů z reakčních směsí. (ii) Vývoj mikrofluidních a millifluidních zařízení pro syntézu a separaci chirálních alkoholů a dalších chirálních sloučenin. (iii) Optimalizaci složení DES a designu zařízení pro dosažení vysoce čistých produktů v kontinuálním režimu. Naše laboratoř je plně vybavena pro výzkum v uvedené oblasti. Doktorand bude zapojen do řešení projektů financovaných z grantů a očekává se, že bude prezentovat výsledky výzkumu na mezinárodních vědeckých konferencích.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.

Anotace

Mikrofluidní zařízení jsou charakterizována velkým poměrem velikosti mezifázové plochy a vnitřního objemu. Toho je možno využít při separacích speciálních chemických látek pomocí extrakce, membránových a dalších procesů. Separace opticky aktivních látek, důležitých farmaceutických produktů nebo meziproduktů cirkulárního hospodářství představuje výzvu pro současné chemické inženýrství. Nástroje matematického modelování mohou vést k lepšímu pochopení komplexních dějů v takových zařízeních a následně k designu efektivně pracujících mikrofluidních reaktorů a separátorů. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: vytvoření popisu kinetiky reakcí katalyzovaných volnými a/nebo imobilizovanými enzymy v mikroreaktorech, vytvoření matematicko-fyzikálního popisu transportu hmoty a hybnosti v mikroseparátorech s vloženým elektrickým a/nebo magnetickým polem, optimalizace modulárních mikroreaktorů-separátorů za účelem dosažení vysokého stupně konverze a vysoké separační účinnosti. Modely budou studovány přibližnými analytickými technikami a numericky pomocí programu COMSOL. Školící pracoviště disponuje kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

V biotechnologiích jsou často využívány vsádkové procesy, při kterých je používána živá kultura / biomasa. Biomasa často vytváří látky / produkty metabolismu, kterými je sama poškozována, viz například alkoholové kvašení. Příprava sterilního prostředí a optimálních počátečních podmínek bioprocesu bývá časovou i finanční zátěží celé výrobní technologie. Je tedy žádoucí usilovat o kontnualizaci takových procesů. Jedním z opatření pro zajištění kontinualizace technologie může být průběžné odstraňování primárního produktu bioprocesu, například výše zmíněného alkoholu. Tento záměr obnáší návrh dvoustupňového separačního zařízení, kdy je nejdříve třeba separovat kulturu / biomasu, tedy pevnou dispergovanou fázi, od kapaliny a následně z homogenní kapalné fáze separovat pro biomasu nebezpečné složky. Ve druhém stupni separace lze použít například pervaporaci. Cílem dizertační práce je experimentální vývoj separační technologie s využitím dvou stupňů membránové separace - mikrofiltrace a pervaporace. Práce bude vedena z pohledu chemicko-inženýrského vývoje, tj. budou hledány závislosti dosahovaných separačních parametrů, jako jsou selektivita, permeabilita, apod., na provozních parametrech, jako například tlak, průtok, teplota, složení nástřiku. K popisu závislostí budou využity checko-inženýrské veličiny jako polarizační modul membrány, či koeficient přestupu hmoty. Na pracovišti jsou k dispozici nové moduly pro uvedené membránové separace, které byly za účelem experimentálního vývoje technologie zakoupeny v loňském roce. Řešitel se seznámí jak se standardními membránovými moduly v průmyslových technologiích používanýmmi, tak originální sestavou vyrobenou profesionální firmou podle specifických požadavků pracoviště. Kromě toho, že se student seznámí s moderními technologiemi zaváděnými v průmyslu i s moderními zařízeními, bude pracovat v kolektivu studentů a akademických výzkumných pracovníků se zkušenostmi z průmyslové sféry. Doktorské studium s nabízeným zaměřením poskytne řešiteli dobrou průpravu buťo pro následné získání pozice kvalifikovaného pracovníka v průmyslu nebo pro systematické vedení dalšího výzkumu na vývojovém/výzkumném pracovišti s potřebným chemicko-inženýrským nadhledem. Další informace Doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha, budova B VŠCHT Praha, přízemí, místnost T02, emai: tomas.moucha@vscht.cz. Stipendium studenta podle zakona platneho od zari 2025 bude dofinancovano z prosttredku vyzkumne skupiny ziskanych ve spolupraci s prumyslem (VIK 409 82 00 53) a dale z projektu GACR, ktery bude v pripade ziskani podpory zahajen v lednu 2026.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Výroba pečiva (konkrétně fáze pečení) je energeticky náročný proces, v jehož vedení hrají významnou roli také empirické zkušenosti získané za řadu desetiletí. Hlavním kritériem je totiž získání optimálních chuťových a vzhledových vlastností výrobku. Minimalizaci energetických nákladů dosud v oblasti výroby pečiva nebylo příliš pozornosti věnováno. V době významných zvýšení cen energie je tedy vysoce žádoucí, aby otázka energetických nákladů pečení byla intenzivněji řešena. V rámci nabízené dizertační práce budou vedeny aktivity směřující k následujícím cílům. 1. Optimalizace teplotních režimů pečení pro různé typy pecí: Hlavním cílem je optimalizovat teplotní režimy pečení při dosažení požadovaných organoleptických parametrů pekařských výrobků (včetně minimálního obsahu procesních kontaminantů). Toho by mělo být dosaženo při co nejnižší spotřebě tepla a tepelných ztrátách, včetně ztrát při chlazení výrobků. 2. Vývoj univerzálního modelu a metodiky pro optimalizaci pečení: Na základě optimalizace teplotních režimů bude vytvořen model a metodika pro efektivní pečení chleba a pšeničného pečiva, přizpůsobené pro praktické využití v pekárnách. 3. Vývoj softwaru pro optimalizaci pečícího procesu: Cílem je vytvořit intuitivní, průmyslově ověřený software pro pekárny, který minimalizuje spotřebu energie a zvyšuje efektivitu a produktivitu. Práce bude finančně podpořena v rámci projektu NAZV a bude vedena ve spolupráci s Ústavem sacharidů a cereálií VŠCHT Praha, Stipendium studenta bude v souladu se zákonem platným od září 2025 dofinancováno z prostředků projektu QL24010110.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Efektivita výroby nových produktů v oblasti biotechnologie a farmacie je významnou měrou dána použitím vhodného typu bioreaktoru. Při návrhu bioreaktoru jsou klíčovými hledisky maximální výtěžek a současně životnost přítomných mikroorganismů. Cílem doktorského studia je porovnat návrhové parametry (transportní charakteristiky jako objemomvý koeficient přestupu hmoty, zádrž plynu v kapalině, intenzita disipace energie ve vsádce) tří typů nejčastěji používaných bioreaktorů, jak je uvedeno dále. Výsledky práce budou sloužit k charakterizaci rozdílů a podobností jednotlivých typů bioreaktorů z hlediska distribuce plynu, přenosu hmoty a promíchávání v závislosti na celkové energii dodávané do systému. Transportní charakteristiky budou získány experimentálně pro modelové vsádky, které budou navrženy na základě fyzikálních vlastností reálných fermentačních médií. Práce je zamýšlena jako spolupráce VŠCHT Praha (pracoviště školitele) a Ústavu chemických procesů AV ČR (pracoviště konzultantky), ideálně pro dva řešitele, a vhodně se doplňuje s druhou prací vypsanou zde uvedenou konzultantkou. Obě pracoviště jsou vybavena potřebnými aparáty, disponují třemi typy bioreaktorů i) mechanicky míchaná nádoba, ii) probublávaná kolona a iii) air-lift reaktor. Všechny typy reaktorů jsou uzpůsobeny pro měření transportních charakteristik stejnými metodami, které tudíž poskytnou porovnatelné výsledky. Požadavky na uchazeče: VŠ vzdělání (magisterský studijní program) v oboru chemického inženýrství, strojního inženýrství, organické technologie, biotechnologie a podobných oborech; schopnost týmové, systematické a tvořivé práce; zájem o experimentální práci. Stipendium studenta podle zakona platneho od zari 2025 bude dofinancovano z prosttredku vyzkumne skupiny ziskanych ve spolupraci s prumyslem (VIK 409 82 00 53) a dale z projektu GACR, ktery bude v pripade ziskani podpory zahajen v lednu 2026

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Vodík je v současnosti používán v mnoha oblastech průmyslu ve stále větší míře, čímž také vzrůstá význam technik měření jeho koncentrace v plynech a kapalinách. Příkladem, na jehož řešení se zaměřuje i tato práce, je udržování optimálních podmínek chladiva primárního okruhu jaderných elektráren, které jsou významnou měrou dány koncentrací rozpuštěného vodíku. Jelikož světový trh nabízí velmi omezený sortiment zařízení pro selektivní měření koncentrace vodíku, byl v Laboratoři sdílení hmoty vyvinut funkční vzorek přístroje a úspěšně odzkoušen v provozních podmínkách jaderné elektrárny Dukovany. Cílem práce je posunout vývoj měřícího přístroje založeného na důmyslném chemicko-inženýrském využití difúzního procesu od funkčního vzorku k prototypu. Vývoj navazuje na zkušenosti Laboratoře sdílení hmoty získané při vývoji zařízení pro měření koncentrace kyslíku. Student se podrobně seznámí s chemicko-inženýrským pojetím principů difúze a s praktickými aspekty průmyslových měření, včetně poznání moderních prostředků snímání provozních dat. Stipendium studenta bude dofinancováno z prostředků projektu TA ČR TK05020081.

Garantující pracoviště:	Università degli Studi di Palermo Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Objemový koeficient přestupu hmoty (kLa) je klíčovým parametrem v návrzích průmyslových kontaktorů kapaliny-plynv případech, kdy je rychlost procesu řízena přestupem hmoty mezi plynem a kapalinou. Odhad hodnot kLa pro průmyslové návrhy v současnosti vychází z literárních korelací. Cílem výzkumu je vyvinout spolehlivé korelace pro predikci kLa dat v různých typech zařízení, které budou podloženy ověřenými experimentálními daty. Cílem dizertační práce je porovnat různé typy kontaktorů kapalina-plyn z hlediska jejich efektivity pro mezifázový transport hmoty. Budou vyvinuty vhodné korelace pro popis mezifázového transportu hmoty jak v mechanicky míchaných nádobách, tak v kontaktorech míchaných pneumaticky, jako je například airlift reaktor. Stipendium studenta podle zakona platneho od zari 2025 bude dofinancovano z prosttredku vyzkumne skupiny ziskanych ve spolupraci s prumyslem (VIK 409 82 00 53) a dale z projektu GACR, ktery bude v pripade ziskani podpory zahajen v lednu 2026.