Master's Thesis

Hazardous Substances and Risks in the Sorting of Municipal Waste

Final Thesis 6.02 MB

Author of thesis: Bc. Pavel Loprais

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Lenka Pálešová

Reviewer: RNDr. Petr Kohout

Abstract:

This master’s thesis deals with the occurrence of hazardous substances during municipal waste sorting operations, with a particular focus on batteries and small electrical devices containing battery cells. The work is based on the case of the automated sorting line operated by SAKO Brno, a.s., where incorrectly sorted batteries may pose risks mainly in terms of fire, mechanical damage, electrolyte leakage and operational safety. The thesis includes a description of the technological process of the sorting line, identification of critical points and development of a methodology for monitoring the occurrence of batteries in selected material streams. The proposed procedure was practically verified during sampling campaigns, in which selected waste streams were monitored and hazardous items were recorded. The collected data were evaluated from both quantitative and qualitative perspectives and subsequently used to assess the main risks within the sorting process. Based on the analysis, technical, organisational and preventive measures are proposed to reduce the probability of incidents and improve the safety of municipal waste sorting operations.

Keywords:

municipal waste, sorting line, batteries, lithium-ion batteries, hazardous substances, waste sampling, waste monitoring, fire risk, SAKO Brno, operational safety

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Byla předvedena prezentace závěrečné práce a zodpovězeny otázky oponenta práce. Dotaz a diskuse o významu práce, možnostech využití výsledků a součinnosti s provozem dotřiďovací linky, bylo zodpovězeno. Dotaz na rizika související s nakládáním s bateriovým odpadem, bylo postupně zodpovězeno. Dotaz na očekávaný vývoj produkce odpadních baterií, bylo zodpovězeno. Dotaz na rešerši výzkumů (např. zahraničních) odpovídajících předvedené práci, bylo zodpovězeno.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Process Engineering (N-PRI-P)

Composition of Committee

prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (předseda)
doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (člen)
prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Skryja, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Lošák, Ph.D. (člen)
Mgr. Ing. Marek Vondra, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Lenka Pálešová

Predložená diplomová práca spĺňa požiadavky a ciele stanovené v zadaní. Diplomant pristupoval k riešeniu úloh zodpovedne a počas spracovania práce preukazoval aktívny prístup. Kľúčovou súčasťou práce bol zber dát na automatizovanej dotrieďovacej linke spoločnosti SAKO Brno a.s., ktorý diplomant samostatne plánoval a koordinoval v spolupráci s organizáciou Centrum recyklačních a odpadových kompetencí s.r.o. a so súhlasom spoločnosti SAKO Brno, a.s.

Práca je spracovaná v českom jazyku; jazykovú stránku preto nehodnotím detailne.

V rámci praktickej časti študent realizoval päť vzorkovacích kampaní, pričom každá predstavovala jeden vzorkovací deň. Jednotlivé kampane boli rozložené do viacerých mesiacov s cieľom zvýšiť reprezentatívnosť získaných údajov a zachytiť časovú variabilitu sledovaného toku odpadu. Diplomant zároveň správne uvádza, že pre detailnejšie štatistické vyhodnotenie by bolo vhodné realizovať monitoring v dlhšom časovom horizonte, ideálne počas celého roka. Napriek tomu bol stanovený cieľ práce – navrhnúť a prakticky overiť plán monitoringu – úspešne splnený.

Výsledky práce môžu spoločnosti SAKO slúžiť ako relevantný podklad pre realizáciu dlhodobého monitoringu výskytu batérií v toku plastového odpadu. Takýto monitoring môže prispieť k včasnej identifikácii odchýlok a následnej implementácii opatrení smerujúcich k eliminácii prevádzkových, bezpečnostných a environmentálnych rizík.

Prácu odporúčam na obhajobu pred komisiou.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
RNDr. Petr Kohout

Práce se komplexně zabývá problematikou rizik spojených s výskytem baterií a akumulátorů v plastových odpadech vzniklých převážně tříděním komunálního odpadů v domácnostech, které mohou ohrozit bezpečnost a zdraví pracovníků třídících linek této složky komunálního odpadu a způsobit vážné poškozování zařízení, na nichž se další třídění těchto odpadů provádí.

Autor v úvodní části velice dobře uvádí přehled legislativního rámce pro nakládání s odpady jak na úrovni Evropské unie, tak na národní úrovni. Přehled a komentáře legislativních předpisů dostatečně čtenáře seznamují, jak je problematika legislativně řešena.

Velmi dobře zpracovaná je kapitola 2 Charakteristika dotříďovací linky SAKO Brno, v níž jsou velice srozumitelně popsány jednotlivé technologie dotříďovací linky. A na jejich základě autor správně vybral vhodná místa pro monitorování výskytu baterií.

V kapitole 3 Návrh metodiky vzorkování a vyhodnocování autor aplikuje a zároveň podrobně rozebírá použitá pravidla pro přípravu programu zkoušení a zpracování plánu vzorkování obsažená v normě ČSN EN 14899, Charakterizace odpadů – Vzorkování odpadů - Zásady přípravy programu vzorkování a jeho použití (Česká agentura pro standardizaci, 2006). K vlastnímu plánu vzorkování, který je uveden jako příloha 1, mám několik připomínek. Autor v části Metoda vzorkování uvádí, že u výmětových proudů pod bubnovým a balistickým separátorem je nutno použít pravděpodobnostní přístup založený na náhodném výběru časových okamžiků. V plánu však není uvedeno, jak to bylo provedeno, jak konkrétně a jaké časové okamžiky byly vybrány. Vzhledem k tomu, že plán vzorkování je určen jako „kuchařka“ pro vzorkaře a zároveň jako dokument prokazující, jak má být odběr realizován, je tato informace velmi důležitá. Neporozuměl jsem, proč při odběrech jednotlivých směsných vzorků byly použity různé časové úseky, po které se vzorky odebíraly. V kapitole 5. Zpracování výsledků – vyhodnocení a interpretace dat jsou uvedeny ve výsledcích monitoringu bubnového separátoru (kapitola 5.1.1) intervaly odběru jednotlivých odběrů v rozmezí 1 až 4 minuty, a v kapitole 5.1.2 intervaly 2 až 8 minut. Proč nebyly voleny vždy stejné intervaly, resp. z jakého důvodu nebyla ani velikost směsných vzorků nebyla stejná (např. v kapitole 5.1.2 je uvedeno, že v jednotlivých kampaních bylo zachyceno přibližně 0,3 až 7 kg materiálu)? Jak mohou být data z jednotlivých kampaní brána jako rovnocenná? Domnívám se, že použití systematického vzorkování (stejná velikost směsného vzorku), popř. odběru proporčního vzorku dle produkce výmětů by mělo pro interpretaci výsledků cennější přínos.

Kapitola 4 Realizace vzorkování popisuje uplatněný postup praktické části, při které byla získána experimentální data. Kapitola velmi obsažně popisuje průběh vzorkování, včetně bohaté fotografické dokumentace. Je jen škoda, že v příloze 2 je uveden pouze mustr, jak vypadal protokol pro zaznamenání dokumentace jednotlivých odběrů, aniž by skutečné protokoly z jednotlivých kampaní byly k diplomové práci přiloženy. Právě tato dokumentace, která představuje základní dokumentaci ze vzorkování, by umožnila posoudit, jak byly odběry konkrétně prováděny. Domnívám se, že vyplněné protokoly o odběru mají být součástí experimentální práce.

Kapitola 5 Zpracování výsledků – vyhodnocení a interpretace dat vyhodnocuje získaná data z praktické části. Je rozdělena do dvou částí – 5.1 Kvantitativní analýza výsledků a 5.2 Kvalitativní analýza. Autor diplomové práce správně kriticky hodnotí interpretované výsledky s ohledem na potenciálně vysokou heterogenitu výskytu baterií v odpadu v průběhu provozu dotřiďovací linky a s ohledem na fakt, že údaje o materiálových tocích musely být dopočítávány na základě dostupných provozních údajů od provozovatele. Je škoda, že tyto údaje provozovatele o materiálových tocích nebyly konkrétně doloženy a čtenář nemá možnost způsob výpočtu ověřit. Proto se zcela ztotožňuji se závěrem, který praktické zkoušení pouze prokázalo, tj. že sledovaná riziková látka (baterie) představuje významný a opakovaně vyskytující prvek ve všech částech technologie. Konkrétní kvantitativní údaje nelze považovat za absolutní, ale mají charakter spíše relativního výskytu baterií v jednotlivých místech sledování.

Kvalitativní analýza (kapitola 5.2) je velmi zajímavým způsobem vyhodnocení. Bohužel celkový počet nálezů (52 ks) je poměrně malý, aby analýza mohla být dostatečně reprezentativní pro hodnocený odpad. Možná bych doporučil v další fázi se zaměřit na kvalitativní posouzení výskytu lithiových nebo lithium-iontových baterií, které (jak autor uvádí v kapitole 6 Analýza rizik) jsou nejčastějších zdrojem požárů v zařízeních pro třídění odpadů.

Kapitola 6 Analýza rizik je velmi dobře zpracována a autor jí správně upozorňuje na rizika spojená s výskytem baterií v plastových odpadech. Způsob hodnocení rizika považuji za velmi dobře uplatněný.

Z hlediska přínosu diplomové práce považuji za stěžejní kapitolu 7 Návrhy opatření, která mají značný potenciál řešení daného problému. Zejména chci vyzdvihnout autorův Návrh praktického edukačního nástroje (kapitola 7.3.1), který velice vhodnou formou upozorňuje na rizika spojená s nedostatečným tříděním rizikových složek z komunálního odpadu a představuje velice zásadní cestu, jak snižovat výskyt baterií v odpadech. Domnívám se, že tento inspirativní příklad by mohl být organizacemi nakládající s vytříděnými odpady z komunálního odpadu využíván jako nástroj edukace občanů.

Diplomovou práci přes zmíněné připomínky k praktické části považuji za velmi kvalitně zpracovanou, přinášející podrobný pohled na danou problematiku a nabízející přínosné návrhy ke snižování rizik při dotřiďování komunálních odpadů vyplývajících z nedostatečného vytřiďování baterií z komunálního odpadu v domácnostech.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Z jakého důvodu nejsou přiloženy vyplněné protokoly o odběru - primární dokumentace vzorkování? Co vedlo autora k rozhodnutí použít pro odběr vzorků různě dlouhé časové intervaly, náhodně vybrané?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová