Vybrané výzkumné projekty:

Demonstrative process for the production and chemical recycling of environmentally safe, superior bio-based packaging by plasma integration in the value chain; BioSupPack

Funding source: HORIZON 2020-Bio-based Industries (H2020-BBI)

Years of realization: 2021–2025

Project coordinator: FCH BUT, prof. Stanislav Obruča

Number of beneficiaries: 17

Total budget: 8 791 000 EUR

Budget for the EvU: 378 650 EUR

Project description: BioSupPack is a European project funded by the H2020-BBI scheme, bringing together 17 academic and industrial partners across Europe. The project aims to demonstrate the technological and economic feasibility of producing microbial polyesters (PHA) from low-cost waste resources (brewery spent grains) and developing high-performance, bio-based packaging solutions.

The project takes a holistic approach, optimizing PHA-based formulations with a strong emphasis on renewable resources, upscaling conversion processes, and advancing post-consumer waste sorting and recycling through Industry 4.0 technologies. It also seeks to expand rigid packaging applications by tailoring material properties via advanced plasma technology and grafted coatings.

Plasma technology is integrated at three key stages: biomass pre-treatment, packaging production, and packaging waste pre-treatment. This enhances PHA yield, purity, and packaging performance, particularly improving oxygen and water barrier properties. It also boosts the effectiveness and efficiency of enzymatic recycling of PHA materials.

The project further aims to increase PHA recyclability by implementing a real-time monitoring system for selective separation, mechanical recycling of industrial scraps, and biological recycling of packaging waste. The recovered carbon sources can then be reused in fermentation feedstocks, ensuring an environmentally sustainable, circular approach.

Additionally, BioSupPack establishes a new value chain, including logistics and waste management for both brewery and packaging waste, aligning with industry needs and consumer awareness.

The FCH plays a key role in developing, optimizing, and scaling up PHA production from BSG, as well as investigating biological recycling through microbial biotechnology. In these efforts, FCH BUT collaborates closely with numerous partners but mainly with the Agricultural University of Athens (Greece) and ASA Spezialenzyme GmbH (Germany).

Utilization of secondary raw material in geopolymers production – Geodust

Funding source: HORIZON 2020 – MSCA

Years of realization: 2017–2022

Project coordinator: FCH BUT

Number of beneficiaries: 5

Total budget: 558 000 EUR

Budget for the EvU: 209 000 EUR

Project description: A lot of cement plants all around Europe are standing before problem of by-pass kiln dust disposal. Nowadays small part of production is added in stabilizing admixture and the rest is disposed of as a waste material. In light of the fact that this material contains approximately 10–50 wt. % of KCl, free lime and dicalcium silicate, the possibility of their usage in alkali activated systems is at hand. Project proposal deals with, research and testing of alkali activated concretes based on by pass kiln dust and other suitable industrial waste. Project is primarily focused on concrete, which properties are defined by European standards. The precast concretes will fulfil all quality and properties requirements demanded in industrial application. Project proposal will be implemented by consortium of university research organizations (Brno University of Technology, Technical University of Ostrava, and Institute of Eduardo Torroja for construction Science-CSIS), by-pass kiln dust producer (Cemmmag Inc.) and large scale producer of prefabricated concretes (ŽPSV Inc.). This consortium has a high potential to successfully and sophisticatedly implement above described research task.

National Centre of Competence - Polymer Materials and Technologies for the 21st Century

Funding source: Technology Agency of Czech Republic (TAČR)

Years of realization: 2023–2028

Project coordinator: University of Tomas Bata Zlin

Number of beneficiaries: 25

Total budget: 15 896 000 EUR

Budget for the EvU: 1 235 000 EUR

Project description: The present project of the National Centre of Competence in Polymer Materials and Technologies for the 21st Century (“POLY-ENVI21”) is based on the Sustainable Development Agenda and related 17 Sustainable Development Goals (SDGs) approved by the UN Summit. All of these objectives have therefore influenced the preparation of the POLY-ENVI21 NCC plan and agenda to a significant extent, but will be, in particular, influenced and guided by these objectives in the actual implementation. The individual research sub-tasks will be presented with this perspective and evaluated in their implementation. All of circular economy principles will be considered as a basic guide for the design, assessment and evaluation of projects before they are proposed for inclusion in the Centre’s research agenda.

National Centre of Competence - Future Electronics for Industry 4.0 and Medical 4.0 (FEIM)

Funding source: Technology Agency of Czech Republic (TAČR)

Years of realization: 2023–2028

Project coordinator: Czech Technical University in Prague

Number of beneficiaries: 23

Total budget: 18 802 000 EUR

Budget for the EvU: 283 248 EUR

Project description: The main goal is to create synergistic interdisciplinary cooperation between research and commercial companies aimed at the realization of intelligent structures, components, sensors, modules and systems and connectivity with reduced production costs, high reliability and at the same time to compete in global markets to meet the trends of Industry 4.0, Medical 4.0. Sub-objectives include the development of smart technologies for structural electronics, sensors, embedded systems including interfaces for data transmission and processing, all common to support the development of industrial and medical systems. The results will find applications in modern industrial, transport, defence and security systems, for increasing the safety of production processes and for improving the quality of life of people in society.

Biological functions and dynamics of PHA cycle in Rhodospirillum rubrum, as well as the related biotechnological consequences

Funding source: Czech Science Foundation (GAČR) and Swizz Agency SNSF

Years of realization: 2021–2023

Project coordinator: FCH BUT, prof. Stanislav Obruča

Number of beneficiaries: 3

Total budget: 1 139 480 EUR

Budget for the EvU: 467 640 EUR

Project description: Rhodospirillum rubrum is a metabolically versatile bacterium studied for various biological mechanisms and biotechnological applications. It synthesizes polyhydroxyalkanoates (PHA)—biopolyesters stored as granules—which serve as a sustainable alternative to petrochemical plastics.

The BioPHArm project takes an interdisciplinary approach to understanding the PHA cycle—the interconnected metabolic processes of PHA biosynthesis and degradation—under different cultivation conditions. The project investigates gene expression changes, cellular morphology, biophysical properties, and stress robustness, as well as the impact of PHA metabolism on material properties. These findings are relevant both for fundamental science and for biotechnological applications using R. rubrum and related microbes.

Funded by the Czech Science Foundation (GAČR) and the Swiss Agency (SNSF), the project is led by the Swiss side. The consortium includes three research groups: Prof. Manfred Zinn’s group (HES-SO, Switzerland) – specializing in advanced cultivation of R. rubrum. Prof. Obruča’s group (FCH BUT, Czech Republic) – focusing on biochemical, biophysical, and morphological characterization, and evaluating stress robustness related to PHA metabolism.

Assoc. Prof. Sedlář’s group (FEEC BUT, Czech Republic) – responsible for bioinformatics analysis, particularly genomic and transcriptomic studies of R. rubrum.

The project has already yielded valuable insights into PHA metabolism, leading to multiple publications. Notably, the Swiss side has extended the project until June 2025, and several additional publications are currently submitted or in the final stages of preparation for high-impact scientific journals.

Molecular energy harvesting materials: towards breaking the limits

Funding source: Czech Science Foundation (GAČR)

Years of realization: 2019–2021

Project coordinator: FCH BUT, prof. Martin Vala

Number of beneficiaries: 2

Total budget: 397 720 EUR

Budget for the EvU: 177 120 EUR

Project description: The scientific goal of the project is to significantly broaden materials basis that exhibit singlet fission and as such can be used in solar cells breaking the Shockley-Queisser limit. We will focus on development of new chromophores that are air-stable, highly absorptive, solution processable and potentially inexpensive and thus can provide suitable chromophore for harvesting high-energy photons for solar cells exceeding efficiencies set by the limit for single-threshold device. The project will focus on the development of new dyes and pigments via careful tuning the chromophore energetics and intermolecular electron coupling. It will be possible to formulate strategies for efficient singlet fission materials based on the results obtained from the development and characterization of the new proposed materials.

Means to increase ballistic protection of vehicles and critical infrastructure

Funding source: Technology Agency of the Czech Republic (TAČR)

Years of realization: 2020–2024

Project coordinator: Bogges s.r.o.

Number of beneficiaries: 7

Total budget: 3 895 000 EUR

Budget for the EvU: 300 600 EUR

Project description: The presented project focuses on material research and following development of means for passive ballistic protection of critical infrastructure objects and vehicles for state security services like Army or Integrated Rescue System. During the project several solutions for ballistic protection will be developed where the present as well as newly developed advanced materials (ultra-high performance cementitious composites, high-strength steel and aluminium alloys, advanced oxide and non-oxide ceramics, hybrid high-strength laminates) will be incorporated. The project results represent complex solution of ballistic protection from material point of view as well as structural point of view. The fulfilling of the project goals significantly increases and ensures the security of population.

Unraveling the role of polyhydroxyalkanoates in Schlegelella thermodepolymerans - promising environmental bacterium for next generation biotechnology

Funding source: Czech Science Foundation (GAČR)

Years of realization: 2022–2024

Project coordinator: FCH BUT, prof. Stanislav Obruča

Number of beneficiaries: 2

Total budget: 487 320 EUR

Budget intended for the EvU: 285 280 EUR

Project description: Schlegelella thermodepolymerans is a thermophilic bacterium initially isolated for its polymer degradation capabilities. However, recent research has revealed its remarkable biotechnological potential within the Next-Generation Biotechnology (NGIB) framework. Beyond polymer degradation, S. thermodepolymerans produces polyhydroxyalkanoates (PHA)—microbial polyesters that serve as carbon and energy storage while enhancing stress resistance. Additionally, PHAs are considered a sustainable alternative to petrochemical plastics. This project aimed to provide an in-depth understanding of S. thermodepolymerans PHA metabolism, particularly in relation to stress robustness. Key objectives included: i. constructing a detailed metabolic model;ii. developing and optimizing genome-editing tools; iii. evaluating its potential for PHA production, polymer biodegradation, and phenolic compound biotransformation

Funded by the Czech Science Foundation, the project was led by Prof. Obruča (FCH BUT), responsible for biotechnological, biochemical, and polymer-related aspects. The team included: Assoc. Prof. Sedlář’s group (FEEC BUT) – specializing in bioinformatics and systems biology. Assoc. Prof. David Šafránek’s group (Faculty of Informatics, Masaryk University) – contributing to systems biology activities. Assoc. Prof. Pavel Dvořák’s group (Faculty of Science, Masaryk University) – leading synthetic biology tasks

The project successfully achieved its goals, resulting in multiple publications, with several currently under review. The final scientific evaluation report will be submitted in January 2026. The knowledge, metabolic models, and gene-editing tools developed provide a strong foundation for further applied research, with follow-up projects already submitted to funding programs such as EIC Pathfinder.

Novel perovskites for hybrid photonic devices

Funding source: Czech Science Foundation (GAČR)

Years of realization: 2019–2021

Project coordinator: FCH BUT, prof. Martin Weiter

Number of beneficiaries: 1

Total budget: 308 440 EUR

Budget for the EvU: 308 440 EUR

Project description: The aim of proposed project is preparation of novel perovskites and thin-film structures with optimized properties for application in hybrid photonic applications. Properties of hybrid perovskites are severely affected by ionic motion, which significantly reduce operational stability, reliability and reproducibility of perovskite-based devices. Therefore the basis for preparation of novel materials will be the detailed study of electron and ion processes related to the photogeneration, charge transport and recombination after optical or electrical excitation. Fast electronic and slow ionic processes will be studied by advanced methods based on impedance and current spectroscopy. The results will be complemented by detailed chemical and structural analysis including the influence of the morphology on the dynamics of electron and ion processes. The stability of the perovskite systems and related degradation processes will be studied in detail. Based on these results, novel optimized structures of the photonic materials with higher stability and optimized efficiency will be proposed.

Permanent protection of touch screens to prevent the deposition of organic pollutants on their surface

Funding source: Technology Agency of the Czech Republic (TAČR)

Years of realization: 2021–2024

Project coordinator: FORTES interactive, s.r.o.

Number of beneficiaries: 4

Total budget: 1 182 880 EUR

Budget for the EvU: 187 200 EUR

Project description: The basic goal of the project is to design a polymer cover layer that will guarantee long-term protection of touch screens against the deposition of organic pollutants on their surface and at the same time will act as a prevention against the deposition of dangerous microorganisms, especially bacteria and viruses. The aim is to raise hygiene standards when using touch screens in public places. In parallel, the use of polymer systems with self-cleaning surfaces for surface treatment of significantly exposed surfaces, where there is a risk of contamination by organic pollutants and harmful microorganisms, will be proposed.

Self-entrapment of Plant Growth Promoting Rhizobacteria by gelation of their exopolysaccharides – towards the next-generation bioinoculants

Funding source: Czech Science Foundation (GAČR)

Years of realization: 2023–2025

Project coordinator: FCH BUT, doc. Petr Sedláček

Number of beneficiaries: 2

Total budget: 423 720 EUR

Budget for the EvU: 251 040 EUR

Project description: Encapsulation of Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) in hydrogel carriers represents state-of-theart in production of agricultural bioinoculants that are used to restore soil fertility and to enhance the yield of crops. The hydrogel matrix enhances bioinoculant performance by protecting the cells against various environmental stress factors that accompany its application, however, the encapsulation step provided by addition of an external gelation component reduces the economic feasibility of the bioinoculant production. The project proposes a novel concept of biofertilizers based on the entrapment of PGPR (from the genus Azotobacter) in the gel formed from alginate produced directly by the employed bacteria. The project will provide an in-depth study of all the essential steps – PGPR cultivation, gelation and drying of the bioinocullants and pilot screening of their bioactivity. The essential fundamental knowledge will be gained on the causal relationship between preparation procedure, structure and crucial properties of the bioinoculants based on this original strategy.

New circular biotechnologies and biomedical applications

Funding source: Ministry of Industry and Trade of the Czech Republic (MPO)

Years of realization: 2021–2023

Project coordinator: NAFIGATE Corporation a.s.

Number of beneficiaries: 3

Total budget: 2 268 000 EUR

Budget for the EvU: 384 000 EUR

Project description: The project reflects the latest trends and the Green Agreement for Europe / EGD /. The aim of the project is to develop new circular biotechnologies that use waste from food production, new types of natural microorganisms for the production of natural polymers and new applications of these natural polymers in the high-tech field of biomedicine. 1. Within the New Biotechnology activity, the aim is to identify new potential sources for PHA production, which will expand the raw material base of Hydal biotechnology and thus increase its competitiveness, on the other hand to develop biotechnological production of special polymers with characteristics that allow their application in care. on health, medicine and cosmetics. 2. Within the Biomedicine activity, the aim is to expand the application potential of Hydal biotechnology with applications in the field of materials for use in biomedical practice. Hydal technology provides fully natural PHA biomaterials, which are suitable for these applications with correctly set PHA production technology and its processing due to their natural biocompatibility and biodegradability.

Vybrané výstupy VaV:

Biotechnologický proces zpracování a valorizace odpadního glycerolu pomocí karotenogenních kvasinek,

EN: Biotechnological processing and valorization of waste glycerol by carotenogenic yeasts

Výsledkem je ověřená technologie produkce obohacené kvasinkové biomasy pomocí karotenogenní kvasinky Rhodotorula toruloides využívající odpadní glycerol, vedlejší produkt z výroby biodieselu, jako hlavní substrát. Tato technologie umožňuje efektivní zpracování odpadních surovin a jejich přeměnu na biomateriál s vysokou přidanou hodnotou. Technologie je plně v souladu s principy oběhového hospodářství, neboť využívá průmyslový odpad jako výchozí surovinu, čímž přispívá ke snížení ekologické zátěže a podporuje udržitelnost.

Originalita technologie spočívá v kombinaci biotechnologických postupů s využitím kvasinky Rhodotorula toruloides, která je schopna růstu na různých substrátech včetně odpadních. Tento kmen byl zvolen na základě screeningových experimentů jako optimální pro produkci biomasy bohaté na karotenoidy, lipidy, proteiny a další cenné metabolity. Díky této inovativní kombinaci kvasinky a substrátu vzniká biomasa s širokou škálou využití, od doplňků stravy až po přísady do krmiv, kosmetických přípravků a farmaceutických výrobků.

Technologie byla vyvinuta na Fakultě chemické VUT v Brně ve spolupráci s biotechnologickou společností Algae Farm, s.r.o., která je součástí českého investičního holdingu WARHOLD fund SICAV a.s. Společnost technologii převzala pro komerční využití a již zahájila průmyslovou produkci biomasy ve velkoobjemovém měřítku. Velkoobjemové kultivace probíhaly ve spolupráci s centrem Algatech v Třeboni, kde byla technologie úspěšně aplikována v reaktoru o objemu 2000 litrů.

Biomasa produkovaná touto technologií je charakterizována vysokým obsahem beta-glukanů (12–17 %), karotenoidů (7–10 mg/g), ergosterolu a dalších minoritních metabolitů s prokázanými antioxidačními a imunomodulačními účinky. Produkty z této biomasy, například LiveLin a AnimaLin, jsou již dostupné na trhu a představují inovativní přírodní doplňky stravy a krmiva, které neobsahují žádná aditiva.

V současné době probíhá výstavba specializovaného biotechnologického závodu v Buku u Příbrami, kde bude technologie plně implementována. Tento projekt představuje významnou investici do rozvoje biotechnologií v ČR a technologie má vysoký potenciál pro rozšíření na evropské i světové trhy.

Balistický ochranný panel, EN: Ballistic protective panel

Balistický ochranný panel je vyvinut na bázi pokročilého vlákny vyztuženého cementového kompozitu schopného ve zvýšené míře odolávat penetraci malorážových průbojných střel. Společenský přínos tohoto výsledku je vzhledem k současné bezpečnostní situaci v Evropě enormní. Evropské státy jsou nyní vystaveny zvýšenému riziku teroristických sabotážních aktivit zejména směrem ke kritické infrastruktuře jako jsou objekty elektráren, plynárenská a vodárenská zařízení, IT infrastruktury, objekty obranných a bezpečnostních složek a řízení státu. Vzrůstá potřeba zvýšení balistické ochrany zejména vstupních částí a kritických prvků těchto objektů. Na řadě míst není možné instalovat rozměrné betonové bariéry nebo budovat trvalé betonové prvky. Nejvýhodnější jsou modulární mobilní bariéry, případně trvalé obložení stávajících stěn objektů, složené z menších panelů.

A právě pro tento účel byl navržen a vyvinut tento balistický ochranný panel. Panel umožňuje dodatečně zvýšit balistickou odolnost konstrukce stávajících objektů formou přídavného obložení ochrannými panely z vyvinutého pokročilého cementového kompozitu. V kombinaci s ochrannými vlastnostmi vlastního zdiva tak panel poskytuje ochranu minimálně na úroveň A3 dle STANAG 2280, což odpovídá vícenásobnému zásahu průbojným projektilem 7,62mm x 54R (Dragunov) API.

Doposud nebyly na trhu dostupné balistické ochranné panely na bázi vysokohodnotného cementového kompozitu, které by mohly nahradit velice drahé panely z homogenní válcované oceli. Tento užitný vzor proto přináší zcela novou možnost zvýšení balistické ochrany objektů jak na českém tak i celoevropském trhu, kdy umožňuje snížit náklady oproti ocelovému pancíři na pětinu při stejné plošné hmotnosti panelu.

V současnosti je koncepce panelu dále rozvíjena v rámci konsorciálního projektu TAČR TREND ve spolupráci s leaderem českého obranného průmyslu společností EXCALIBUR ARMY členem CZECHOSLOVAK GROUP a.s., která má o tento produkt eminentní zájem. V roce 2022 se EXCALIBUR ARMY podařilo uplatnit na trhu výstupy tohoto běžícího projektu za 250 mil. Kč a na příští rok má nasmlouvány zakázky za zhruba 2 000 mil. Kč do celého světa (údaje z ročního oponentního řízení projektu). Na základě tohoto užitného vzoru jsou nyní ve vývoji modulární mobilní vícevrstvé bariéry pro úroveň ochrany A4, tj. do ráže 14 mm. Balistická odolnost panelů je testována firmou Bogges s.r.o. v podzemních balistických laboratořích spolupracující společnosti Prototypa, které navazují na areál Fakulty chemické. Proti výbuchové testy jsou prováděny na venkovních vojenských střelnicích v Poličce a ve Slavičíně.

Způsob výroby polyhydroxyalkanoátů pomocí isolátu termofilního bakteriálního kmene Aneurinibacillus sp. H1, EN: Production of polyhydroxylkanoates employing thermophilic bacterial isolate Aneurinibacillus sp. H1

Obsahem patentu je ochrana velice slibné bakterie Aneurinibacillus sp. H1. Tento kmen byl isolován speciálním způsobem z kompostu a je uložen v České sbírce mikroorganismů (CCM) pod sbírkovým číslem 8960. Jedná se gram-pozitivní termofilní bakterii s optimální teplotou růstu v rozmezí 45-50°C. Hlavní technologicky významnou vlastností této bakterie je její schopnost produkce polyhydroxyalkanoátů (PHA) – mikrobiálních polymerů, které představují velice slibnou alternativu k petrochemickým plastům. Na rozdíl od syntetických materiálů jsou PHA zcela přírodního původu a také jsou zcela biodegradabilní a biokompatibilní. Právě bakterie Aneurinibacillus sp. H1 je velice zajímavým producentem PHA, přičemž jeho velice důležitou výhodou je jeho termofilní povaha – díky vysoké kultivační teplotě je biotechnologický proces méně náročný s ohledem na kontaminaci. Díky tomu je možné snížit nároky a náklady na udržení aseptických podmínek. Navíc termofilní povaha procesu produkce PHA s využitím bakterie Aneurinibacillus sp. H1 snižuje hlavní energetické náklady spojené s chlazením procesu. Další výhodou bakterie je její gram-pozitivní povaha. Díky tomu je vyloučená kontaminace PHA endotoxiny, hlavní kontaminanty PHA pocházející z buněčné stěny gram-negativních bakterií, které výrazně komplikují aplikace PHA v biomedicíně.

Nicméně hlavní biotechnologickou výhodou bakterie je její unikátní flexibilita s ohledem na složení syntetizovaného polymeru – bakterie je schopna do struktury polymeru kromě obligátního 3-hydroxybutyrátu velice efektivně inkorporovat také další monomery jako jsou 4-hydroxybutyrát nebo 4-hydroxyvalerát. Vzniklé kopolymery mají velice zajímavé materiálové vlastnosti, a to i vzhledem k jejich aplikaci v oblastech s vysokou přidanou hodnotou jako je kosmetika nebo péče o zdraví.

V současné době probíhají rozhovory o nákupu licence k danému patentu. Vážný zájem měla společnost Nafigate s.r.o., nicméně jednání, které spělo k dohodě mezi VUT a komerčním subjektem bylo prozatím přerušeno vzhledem k ekonomickým problémům a s tím související momentální změnou priorit firmy. V současné době proto FCH VUT intenzivně hledá také dalšího komerčního partnera, který by se patentu formou licence ujal.

Prototyp tiskové struny na bázi PHB, EN: Prototype of a printing filament based on PHB

Výsledek představuje první tiskovou strunu pro FFF 3D tisk, vyrobenou z biomateriálu P3HB získaného z odpadních potravinářských surovin, konkrétně z použitého rostlinného oleje. Tento technologický pokrok odpovídá současným trendům oběhového hospodářství a udržitelnosti, kdy odpadní materiály slouží jako cenné zdroje pro výrobu nových materiálů. P3HB v této formě se odlišuje od komerčně vyráběných variant z primárních potravinářských zdrojů i tím, že nabízí vyšší čistotu a molekulovou hmotnost, a to díky propracovanému procesu fermentace a extrakce (technologie Hydal). To výrazně zlepšuje mechanické a reologické vlastnosti struny, čímž se zvyšuje její konkurenceschopnost na trhu.

Tento inovativní materiál má zásadní dopad na snižování ekologické zátěže díky využití odpadních surovin a schopnosti plné biodegradace, zejména v průmyslových kompostech. Tento biokompozitní materiál kombinuje výhody P3HB, PLA a anorganického plniva a nabízí tak vylepšené vlastnosti, jako je odolnost vůči nežádoucím deformacím při 3D tisku, což je často problém u semikrystalických polymerů, jako je čisté P3HB. Testování ukázalo, že příměs PLA do 15 % nijak významně neovlivňuje rychlost degradace a nezpůsobuje vznik mikroplastů, což z něj činí materiál vhodný zejména pro speciální aplikace, kde je tento ekologický dopad rozhodující. To je zásadní přínos ve snaze omezení plastového odpadu a problémům spojeným s mikroplasty.

Technologie byla úspěšně přenesena do praxe. Výroba filamentu byla ověřena společností Panara a.s. a samotná struna byla vyrobena firmou Fillamentum a.s., která již projevila zájem o uvedení výsledku na trh. Výsledný materiál má potenciál rozšířit nabídku ekologicky šetrných 3D tiskových materiálů a má široké uplatnění ve výrobních a vývojových oblastech, kde jsou požadavky na nejen biologicky odbouratelné, ale i dostatečně mechanicky stabilní materiály. Díky tomu je tento filament plně konkurenční s běžně dostupnými polymerními materiály na bázi neobnovitelných zdrojů.

Význam tohoto materiálu nekončí pouze v oblasti 3D tisku. Materiál P3HB je biokompatibilní a resorbovatelný, což otevírá dveře pro jeho využití v medicínských aplikacích. Jedním z plánovaných využití je výroba porézních 3D tištěných skaffoldů na míru pacientům jako resorbovatelných náhrad kostní tkáně. Tento směr výzkumu je zvláště důležitý v současné době, kdy se stále více rozvíjejí technologie personalizované medicíny. Navíc biokompatibilita materiálu již byla prokázána v několika publikovaných studiích, což posiluje jeho důvěryhodnost a hodnotu pro lékařské účely.

Technologická linka pro separaci fotovoltaických panelů, EN: Technological line for the separation of photovoltaic panels

Vývoj technologické linky pro separaci fotovoltaických panelů představuje zásadní pokrok v oblasti odpadového hospodářství a technologií obnovitelných zdrojů. S rostoucí instalací fotovoltaických systémů po celém světě přibývá i počet panelů, které dosáhly konce své životnosti, což vytváří potřebu pro škálovatelné a efektivní řešení recyklace. V České republice je denně nutné recyklovat přibližně 3-4 tuny panelů, což ukazuje na význam tohoto výzkumu pro budoucí udržitelný rozvoj.

Předkládaný výstup představuje komplexní recyklační linku, která umožňuje efektivní separaci jednotlivých materiálů, jako je sklo, rám z hliníku a komponenty z tzv. waferu. Využitím běžných technologií, které lze snadno přizpůsobit průmyslovým podmínkám, umožňuje linka získání cenných materiálů z panelů na konci jejich životního cyklu. Klíčovým prvkem je proces tepelného rozkladu, který umožňuje odstranit polymerní vrstvy spojující sklo a wafer. Tento postup zajišťuje důkladnější oddělení komponent než současné mechanické metody. Dále jsou využity vibrační síta, která separují sklo podle velikosti částic, což zaručuje jeho opětovné využití v dalších průmyslových aplikacích.

Unikátním aspektem řešení je lisování materiálů z waferů do tablet, které se následně využívají v procesech legování hliníkových slitin. Tyto tablety, obsahující až 50 % materiálu z waferu, představují nový způsob využití materiálů, které byly dříve považovány za nerecyklovatelné. Tento inovativní postup snižuje potřebu primárních surovin a podporuje přístup k oběhovému hospodářství jak v sektoru fotovoltaiky, tak v metalurgii.

Vývoj linky probíhal ve spolupráci se společností VIA ALTA a.s., přičemž klíčovou roli v celém vývojovém procesu sehrálo Vysoké učení technické v Brně, které navrhlo jednotlivé technologické kroky. Výsledkem je plně funkční recyklační linka schopná zvládnout průmyslovou úroveň zpracování fotovoltaických panelů, čímž se řeší jeden z nejnaléhavějších problémů současného odpadového hospodářství – narůstající objem panelů, které dosáhly konce své životnosti. Realizace recyklační linky prokázalo, že je možné dosáhnout až 95% míry recyklace. To poskytuje silný argument pro přijetí přísnějších recyklačních standardů, které by mohly vést k širší implementaci této technologie. V případě legislativních změn by mohlo dojít k významnému snížení environmentální zátěže způsobené odpadem z fotovoltaických panelů a k úspoře cenných surovin.

Zařízení pro stanovení antibakteriální aktivity fotokatalyticky aktivních povrchů, EN: Device for determining the antibacterial activity of photocatalytically active surfaces

Zařízení pro stanovení antibakteriální aktivity fotokatalyticky aktivních povrchů představuje průlomové technologické řešení v oblasti hygieny a dezinfekce povrchů, které jsou vystaveny vysoké frekvenci dotyku ve veřejných prostorech a průmyslových prostředích. Fotokatalytické povrchy jsou dnes široce využívány pro jejich schopnost snižovat přítomnost mikroorganismů, ale jejich antibakteriální účinnost může být v průběhu času snížena v důsledku opotřebení nebo kontaminace. Doposud dostupné metody vyžadují laboratorní prostředí pro hodnocení jejich účinnosti, což je náročné, časově zdlouhavé a často nepraktické.

Nově vyvinuté zařízení přináší zásadní posun díky možnosti in-situ testování, tedy přímo na místě instalace povrchu, bez potřeby demontáže či transportu do laboratoře. Toto zařízení, kombinující osvitovou a vzorkovací část, využívá UV-LED diody pro ozáření povrchů a následné vzorkování mikrobiální populace. Paralelní testování antibakteriální aktivity při osvětlení a ve tmě poskytuje komplexní hodnocení účinnosti fotokatalytických materiálů a umožňuje vyjádření míry redukce mikrobiální populace stejnými metrikami, jaké jsou používány v zavedených a odbornou veřejností akceptovaných normách (ISO 22196, 27447). Navíc díky své konstrukci eliminuje chyby spojené s konvenčními metodami, jako je nízká účinnost sběru mikrobiálních vzorků, a zvyšuje tak spolehlivost získaných výsledků.

Jedním z klíčových přínosů tohoto zařízení je jeho flexibilita a široká použitelnost. Lze ho aplikovat na různé druhy povrchů, což umožňuje testování nejen v nemocnicích, školách a hromadné dopravě, ale také v průmyslových podnicích, kde je klíčová hygiena povrchů, zejména ve výrobních provozech s přísnými požadavky na sterilitu. Zařízení navíc poskytuje nástroj pro dlouhodobé monitorování účinnosti fotokatalytických povrchů a jejich rychlou obnovu v případě snížené účinnosti.

Význam zařízení dále spočívá v jeho přínosu k ochraně veřejného zdraví. Fotokatalytické povrchy, díky své antibakteriální aktivitě, pomáhají omezit šíření nebezpečných mikroorganismů, včetně patogenů, které jsou odpovědné za vznik infekčních onemocnění. V době pandemických hrozeb, kdy jsou hygienické standardy v popředí zájmu, se toto zařízení ukazuje jako nezbytný nástroj pro udržení vysoké úrovně hygieny v prostředích s velkou koncentrací lidí, jako jsou nemocnice, školy a dopravní prostředky. Testování povrchů v reálném čase umožňuje včasná opatření a rychlou reakci na potenciální problémy.

Zařízení bylo vyvinuto Vysokým učením technickým v Brně ve spolupráci s Vysokou školou chemicko-technologickou v Praze. Jeho vývoj byl doprovázen vývojem související metodiky a tyto jsou zdokumentovány odbornými publikacemi (DOI 10.1016/j.jphotochem.2024.115769). Díky těmto výsledkům získává výsledek a související metodika potenciál pro široké nasazení v různých odvětvích, čímž přispívá k bezpečnějším a hygieničtějším prostředím nejen ve veřejném sektoru, ale také v průmyslových a soukromých aplikacích.