VÝZKUMNÁ ČINNOST V MEGA A.S.

MEGA a.s. věnuje průběžně velkou pozornost vývojové a inovační činnosti. V posledních několika letech vynakládá na tuto činnost z vlastních zdrojů průměrně 10 až 15 mil. Kč ročně. Vlastní výzkumná činnost v MEGA a.s. realizována prostřednictvím Střediska Výzkumu a vývoje směřuje do všech komerčních oblastí firmy a zahrnuje jak základní a aplikovaný výzkum v problematice membrán a membránových procesů, tak oblasti biotechnologií, které v určitých směrech také doplňují komplexní membránový program. Středisko Výzkumu a vývoje je organizačně začleněno do Divize membránových procesů společnosti MEGA a.s., přičemž činnost, zajišťována jeho členy, je podpořena přímými vazbami na ostatní střediska divize, zajišťující výrobní, servisní i obchodní činnosti. Tím je vytvořena organizační struktura schopná efektivně řešit jednotlivé oblasti a v neposlední řadě přenášet výsledky výzkumu do průmyslové realizace. O kladných výsledcích v uváděných oblastech svědčí řada úspěšných realizací doplněná aktivní publikační a prezentační činností na národní i mezinárodní úrovni.

Rovněž vyvíjí velkou iniciativu v oblasti popularizace membránových technologií (ED, EF, ME RO, MF, UF) v tuzemsku prostřednictvím Membránové sekce České společnosti chemického inženýrství, kde hradí velkou část nákladů na činnost této organizace.

Kromě toho se společnost MEGA a.s. smluvně zapojuje do výzkumných projektů:

• národních - podporovány vládou České republiky v rámci programů podpory aplikovaného výzkumu malých a středních firem,
• mezinárodních - realizovány Evropskou unií v rámci 5. a 6. rámcového programu. V rámci těchto konkrétních projektů spolupracuje s řadou evropských institucí (akademických i průmyslových).

 

Dosavadní úspěchy společnosti jsou vázány na již dlouholetou spolupráci s vysokými školami a dalšími výzkumnými pracovišti v tuzemsku i v zahraničí, které hrají nezanedbatelnou úlohu při řešení konkrétních úkolů a dosažení požadovaných cílů. To také vedlo v polovině devadesátých let k založení již zmiňované Membránové sekce ČSCHI, kterou zástupci MEGA a.s. a jednotlivých akademických institucí řídí a koordinují.

Nelze opomenout pracoviště ÚMCH AV ČR, které se přípravou a studiem separačních membrán pro technologické a medicinální účely zabývá od konce sedmdesátých let. Výzkumným podílem se toto pracoviště účastnilo přípravy výroby první membrány RALEX. Bohatou spolupráci v oblasti elektromembránových procesů má MEGA a.s. rovněž s VŠCHT Praha a v problematice tlakových procesů s Univerzitou Pardubice.

Výzkumný záměr v membránové problematice zahrnuje oblasti:

• heterogenních iontovýměnných membrán,
• tlakových membránových technologií,
• elektromembránových technologií,
• alternativních zdrojů energie.

 

Výzkumný a inovační potenciál v oblasti heterogenních iontovýměnných membrán RALEX je možno rozdělit do několika základních vývojových směrů.

1. Materiálový výzkum základních složek membránové směsi

Tento směr vedl zejména v období 2000-2001 k zavedení výroby nových typů iontovýměnných membrán. Jejich vývoj a inovace byly realizovány s cílem rozšířit výrobky do nových aplikačních oblastí jako je elektroforéza, elektrodeionizace a membránová elektrolýza. Pro ilustraci lze prezentovat vývoj membrány typu AMH5E-HD pro kataforézu, kde výzkum vycházel ze základního heterogenního systému na bázi vysoce plněného polymerního kompozitu PE. Tento základní materiál bylo nutno modifikovat jak z hlediska mechanických vlastností, zajišťující rozměrovou stabilitu při zbobtnání membránového materiálu, tak z hlediska finálních elektrochemických vlastností, charakterizovaných zejména dostatečnou vodivostí a permselektivitou výsledného materiálu. Dnes vyrábíme tento produkt v různých rozměrových variantách až do  maximálního formátu 850x2500mm.

2. Vývoj membrán v tubulárním tvaru

Tento směr navazuje na vývoj prezentované membrány AMH5E-HD s cílem vyrábět tuto membránu popř. některé další typy v tubulární formě. Vzhledem ke skutečnosti, že membránový materiál heterogenních membrán RALEX částečně vykazuje termoplastický charakter, je princip vyvinuté technologie založen na teplotně regulovaném tlakovém sváření. Lze konstatovat, že tato technologie umožňuje dosažení „membránového spoje“, který vykazuje nejenom požadované pevnostní charakteristiky (provozní pevnost do 0.8 bar, limitní hodnota destrukce spoje dosahuje až 1,8 bar) při zachování separačních vlastností membránového materiálu ve spojované zóně, ale navíc bez jakýchkoliv strukturálních změn. Odborný tým výzkumných pracovníků v MEGA a.s. pod vedením ing. Aleše Černína, Ph.D. v průběhu roku 2001 navrhl a zkonstruoval unikátní zařízení, umožňující produkovat výslednou tubulární formu membrán.
Srdcem technologie je konstrukce multifunkční svářecí hlavy, která postupně zajišťuje skládání membránového listu do požadovaného trubkovitého tvaru s následným termoplastickým svářením.
V současnosti uváděnou technologií vyrábí MEGA a.s. dva průměry tubulárních membránových svařenců prům. 81mm a prům. 91mm s maximální délkou 2500 mm. Tyto polotovary jsou následně využívány v procesu elektroforézy (kataforézy a anaforézy) ve finálních EFC boxech vlastní produkce nebo jako servisní komponenta konkurenčních EFC boxů, a to jak na tuzemském, tak zejména zahraničních trzích.

3. Technologie přípravy výroby membrány

Poslední významný výzkumný směr v oblasti membrán představuje technologii výroby, kde výzkumný tým zrealizoval v průběhu hodnocených pěti let řadu modifikačních kroků v jednotlivých technologických operacích. Pro ilustraci je možno prezentovat vývoj a současnou realizaci unikátní technologie kontinuální laminace membránových fólií s cílem náhrady dosavadně užívané lisovací operace pro výrobu všech typů heterogenních membrán RALEX ve formě "nekonečného pásu."

V oblasti membránových technologií dosáhl odborný řešitelský tým MEGA a.s. úspěšných výsledků jak na poli konstrukce membránových zařízení elektrodialýzy (ED), reverzní osmósy (RO), mikrofiltrace (MF), ultrafiltrace (UF), tak jejich prosazením do nových aplikačních oblastí. Výsledky je možno dokladovat současnou nabídkou různých procesních membránových jednotek včetně jejich referenčních listů ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu.

Nelze opominout zkušenosti v problematice palivových článků PEM, ve které se odborný výzkumný tým zaměřoval na výzkum vhodných iontovýměnných materiálů doplňovaný výzkumem v oblasti technologie přípravy membrán, sestavy membrána-katalytická vrstva-difúzní vrstva i konstrukci prvních modelů palivových článků s max. kapacitou do 10W. I na tomto poli se nám podařilo dosáhnout v období let 2000-2004 velice pozitivních výsledků, které lze dokladovat prezentací týmu na odborných seminářích formou odborných přednášek i laboratorním modelem MEGA článku PEM.

---

 

Projekt:	Výzkum technologie přípravy ultračisté vody na bázi elektrodeionizace s možností využití nových profilovaných membrán (ev. číslo:FT-TA5/151)
Program:	TANDEM
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Aleš Černín, Ph.D.
Spolupříjemce:	ÚMCH AV ČR, v.v.i.
Trvání:	04/2008 - 12/2010
Cíl projektu:	Konečným cílem projektu je řešení technologie přípravy a produkce ultračisté vody pomocí membránového procesu elektrodeionizace (EDI) v kombinaci s reverzní osmózou (RO), realizovaná formou prototypových jednotek a systémů.

Projekt:	Iontovýměnné materiály ve formě membrán a nonovláken připravené na bázi nanotechnologií (ev. číslo: 2A-3TP1/140)
Program:	TRVALÁ PROSPERITA
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Aleš Černín, Ph.D.
Spolupříjemce:	ELMARCO s.r.o.
Trvání:	04/2008 - 12/2012
Cíl projektu:	Konečným cílem projektu je navrhnout a v konečném důsledku realizovat technologii přípravy polymerních materiálů do formy stabilizovaného nanovlákna, které splňuje všechny požadavky pro následnou výrobu a aplikaci iontovýměnných materiálů a povrchově modifikovaných heterogenních RALEX.

Projekt:	Výzkum a řešení transportu hmoty v elektrickém poli pro průmyslové využití elektrodialyzačního aparátu EDR III/500 s reverzací polarity (ev. číslo: FT-TA3/084)
Program:	TANDEM
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Aleš Černín, Ph.D.
Trvání:	04/2006 - 12/2008
Cíl projektu:	Konečným cílem projektu je výzkum a vývoj transportu hmoty v elektrickém poli pro návrh poloprovozního jednoprůchodového elektrodialyzéru EDR III/500 s reverzací polarity a jeho ověření.

Projekt:	Funkcionální polymery v membránách pro alternativní energetické a biospecifické zdroje (ev. číslo: 2A-1TP/116)
Program:	TRVALÁ PROSPERITA
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Aleš Černín, Ph.D.
Trvání:	11/2006 – 12/2009
Cíl projektu:	Cílem projektu jsou funkcionální polymery vedoucí k technologickému řešení separace a čištění vodíku, regulaci nerovnoměrnosti mezi jeho výrobou a spotřebou a efektivní energetické využití v palivovém článku s pevným elektrolytem (PEM). Kompozitní heterogenní systémy funkcionálních polymerů budou také využity při frakcionalizaci a demineralizaci odpadního biospecifického zdroje – mléčné syrovátky s následnou transformací na farmaceutické produkty.

Projekt:	Výzkum a vývoj nové technologie přípravy funkcionálních heterogenních membránových směsí pro průmyslové a speciální účely (ev. číslo: FT-TA4/116)
Program:	TANDEM
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Aleš Černín, Ph.D.
Trvání:	4/2007 – 12/2008
Cíl projektu:	Cílem je navrhnout a v konečném důsledku realizovat technologii přípravy heterogenních membránových materiálů do formy stabilizovaného granulátu, který splňuje všechny požadavky pro následnou výrobou a aplikaci iontovýměnných heterogenních membrán.

Projekt:	Výzkum a vývoj nových bezodpadových technologii v galvanotechnice (ev. číslo: FI-IM2/011)
Program:	IMPULS
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Vít Fára, Ph.D., Ing. Aleš Černín, Ph.D.
Trvání:	01/2005 – 12/2006
Cíl projektu:	Konečným cílem projektu je zavedení a poloprovozní ověření moderních membránových technologií v galvanotechnice pro regeneraci lázní a zpracování odpadních oplachových vod s cílem realizovat máloodpadové nebo bezodpadové technologické celky.

Projekt:	Aplikace imobilizovaných buněk a enzymů v biotechnologických procesech (ev. číslo: FI-IM/081)
Program:	IMPULS
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Radek Stloukal, Ph.D.
Trvání:	06/2004 - 12/2006
Cíl projektu:	Konečným cílem projektu v rámci průmyslového výzkumu je zavedení a poloprovozní ověření technologií s imobilizovanými mikrobiálními producenty a enzymy při výrobě lihu, potravinářských technologiích a biotransformacích využívaných ve farmaceutickém průmyslu pro výrobu polosyntetických antibiotik odvozených od penicilinů a cefalosporinů.

Projekt:	Kontinuální výroba laminovaných ionexových membrán a jejich další zpracování pro potřeby membránových procesů (ev. číslo: 2.2 D/110)
Program:	OPPP - INOVACE DOTACE
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky - CZECHINVEST
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Aleš Černín, Ph.D., Ing. Jiří Lípa
Trvání:	02/2005 - 08/2006
Cíl projektu:	Konečným cílem projektu je zavedení kontinuální výroby membránového pásu finální šíře 850 mm a jeho další zpracování pro potřeby membránových procesů. Nová technologická linka předpokládá kvalitní přípravu membránové směsi, tj. sušení, mletí, homogenizace a granulace komponenty pro výrobu membrány. Nedílnou součástí linky je extrudér a vytlačovací hlava, kde bude vytvořena vlastní membránová fólie přesně definované tloušťky, následně na speciálně navrženém laminovacím zařízení bude provedena laminace armující textilií. Na odtahovém zařízení bude navíjen konečný produkt. Takto vyrobená membrána bude dále zpracována a využita pro membránové procesy ve výzkumných a výrobních podnicích, např. automobilový průmysl, ekologické projekty pro čištění vod, potravinářství, chemický průmysl

Projekt:	Process development for microbial production of the bulk chemical 1,3-propanediol from glycerol water as a waste effluent - BIODIOL (ev. číslo: QLK5-CT-2002-01343)
Program:	5. rámcový program EU
Zadavatel:	Evropská Komise
Nositel projektu:	- FAL - Federal Agricultural Research Centre, Institute of Technology and Biosystems Engeneering, Braunschweig, Germany - MEGA a.s. (CZ), INCHEM (SK), GENIALAB (GER), SÜDZUCKER (GER)
Hlavní řešitel:	za MEGA a.s.: Ing. Radek Stloukal, Ph.D., Ing. Aleš Černín, Ph.D.
Trvání:	12/2002 - 01/2006
Cíl projektu:	Vyvinutí integrovaného biotechnologického procesu na produkci 1,3-propandiolu z odpadního glycerolu použitím přímého biologického odpadu z výroby bionafty. Na zvýšení výtěžnosti produkce PD bude testováno použití dalšího odpadu z potravinářského průmyslu jako C-kosubstrátu.

Projekt:	Příprava a aplikace nových polymerních iontovýměnných materiálů a vývoj technologie kontinuální laminace kompozitních ionexových membrán (ev. číslo: FD-K3/079)
Program:	KONSORCIA
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Aleš Černín, Ph.D.
Trvání:	05/2003 - 12/2005
Cíl projektu:	Konečným cílem projektu je příprava nových kompozitních materiálů s cílem zavést do výroby speciální heterogenní membrány, předpokládající kombinaci termoplastického a roztokového zpracování nebo úpravu jejich aktivního povrchu. Vlastnosti těchto membrán budou modifikovány a testovány na membránové aplikace ve farmaceutickém průmyslu, pro zpracování odpadních a průmyslových vod a při zpracování mořské vody.

Projekt:	Enkapsulované buňky - jejich příprava a použití (ev. číslo: FD-K/078)
Program:	KONSORCIA
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Radek Stloukal, Ph.D.
Trvání:	06/2001 - 12/2003
Cíl projektu:	Konečným cílem projektu je zavedení výroby a využití enkapsulovaných mikrobiálních buněk při výrobě primárních a sekundárních metabolitů mikroorganizmů, extracelulárních mikrobiálních enzymů, potravinářsky, farmaceuticky a kosmeticky významných biologicky aktivních látek pomocí enkapsulovaných rostlinných buněk a využití mikrobních kultur a společenství při úpravě pitné vody a při finálním dočišťování odpadních vod průmyslových a komunálních.

Projekt:	Palivové články s iontovýměnnými membránami (ev. číslo: MO 03331100001)
Program:	Výzkumná podpora zvyšování obranných schopností ČR při zapojení do struktur NATO
Zadavatel:	Ministerstvo obrany České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Vladimír Civín
Trvání:	09/2000 - 12/2002
Cíl projektu:	Vývoj funkčního vzorku malého přenosného palivového článku s vlastními membránami. Vzorek bude sloužit jako základ pro výrobu prototypu, po jehož odzkoušení bude zahájena příprava průmyslové výroby.

Projekt:	Vývoj a zavedení výroby imobilizátů mikrobiálních buněk (ev. číslo: FA-E2/075/99)
Program:	Zvýšení exportní výkonnosti českého průmyslu
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	- BCS Engineering Brno a.s. - MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Radek Stloukal, Ph.D.
Trvání:	01/1999 - 12/2001
Cíl projektu:	Zavedení výroby imobilizátů mikrobiálních buněk v hydrogelu a jejich použití při kontinualizaci kvasných procesů v pivovarnictví, lihovarnictví, vinařství, při výrobě organických kyselin, při biokonverzích ve farmaceutickém průmyslu a při odstraňování reziduálních látek z pitné a povrchové vody pomocí poutaných mikroorganismů.

Projekt:	Centrum vývoje a výroby ionexových membrán a progresivních membránových technologií pro energetiku, průmysl a ochranu životního prostředí (ev. číslo: FB-C2/25/99)
Program:	Rozvoj center špičkových průmyslových výrob a technologií
Zadavatel:	Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky
Nositel projektu:	MEGA a.s.
Hlavní řešitel:	Ing. Aleš Černín, Ph.D.
Trvání:	01/1999 - 12/2001
Cíl projektu:	Prvním cílem projektu je vytvoření Centra špičkových průmyslových výrobků a technologií z akademických, vysokoškolských, průmyslových a výrobních organizací v oboru membránových procesů na základě dlouhodobé dřívější úspěšné spolupráce těchto organizací ve jmenovaném oboru. Dalším cílem je vývoj a výzkum nových druhů ionexových membrán včetně vypracování a průmyslového uplatnění progresivních technologií pro rozšíření membránových procesů, jako je elektrodialýza, elektroforéza, membránová elektrolýza a elektrodeionizace do dalších oborů průmyslové činnosti, z nichž na čelním místě lze jmenovat jadernou energetiku. Jedná se především o úpravu napájecích vod pro jaderné i tepelné elektrárny, o ochranu životního prostředí při zpracování různých druhů odpadních a průmyslových vod, o likvidaci ekologických zátěží (důlní vody, odkaliště a průsakové vody skládek), o výrobu superčisté vody a speciálních roztoků pro farmaceutický a elektronický průmysl. Do oblasti řešení projektu rovněž spadá výzkum speciálních iontoměničových membrán a elektrodových povlaků pro vývoj a výrobu membránových palivových článků, jako vysoce účinného a ekologického zdroje energie.