studijní program

Chemie a technologie ochrany životního prostředí

Fakulta: FCHZkratka: DPCP_CHTOZP_NAk. rok: 2021/2022

Typ studijního programu: doktorský

Kód studijního programu: P0712D130001

Udělovaný akademický titul: Ph.D.

Jazyk výuky: čeština

Akreditace: 26.4.2018 - 26.4.2028

Forma studia

Prezenční studium

Standardní doba studia

4 roky

Garant programu

Oborová rada

Oblasti vzdělávání

Oblast Téma Podíl [%]
Chemie Bez tematického okruhu 100

Cíle studia

Cílem doktorského studijního programu „Chemie a technologie ochrany životního prostředí“ je vzdělávat samostatné výzkumné a vývojové pracovníky, kteří budou mít hluboké znalosti principů a analýzy environmentálních procesů a látek, organické chemie a chemických a environmentálních technologií. Důraz bude kladen nejen na získání teoretických, ale i praktických dovedností v těchto oblastech, zkušenosti se statistickým zpracováním dat, vyhledáváním ve vědeckých a patentových databázích, samostatnost v rozhodování, formulování vědecko-výzkumných hypotéz pro přípravu projektů a schopnost prezentace dat ve formě psaní vědeckých textů a prezentací a rychlou orientaci v příbuzných vědních disciplínách. Tyto dovednosti budou získány v laboratořích FCH a zahraničních institucích, konzultacemi s vyučujícími, samostatným studiem a složením zkoušek z odpovídajících povinných a povinně volitelných předmětů. Studijní program „Chemie a technologie ochrany životního prostředí“ je zaměřen chemicko-technologicky, cílem je tedy také předat absolventům praktické zkušenosti s environmentálními a chemickými technologiemi. Ty budou studentům zprostředkovány formou práce s poloprovozními a provozními jednotkami a participací na projektech realizovaných ve spolupráci s průmyslovými partnery. Dílčím cílem bude také umožnit studentům krátkodobé i dlouhodobé pobyty na zahraničních institucích, kde budou mít možnost pracovat s přístroji nedostupnými na VUT a spolupracovat se zahraničními odborníky. V neposlední řadě je cílem také umožnit studentům rozvíjet jejich schopnosti předávat své poznatky dále a prezentovat jak naměřená data tak sebe samotné. Kromě příspěvků na konferencích a publikování v zahraničních vědeckých časopisech budou studenti také participovat na výuce zajišťované ÚCHTOŽP. Jednat se bude především o semináře, výpočtová a laboratorní cvičení a spolupráce na vedení závěrečných prací, čímž získají studenti pedagogickou praxi a zkušenost s odborným vedením mladších kolegů.

Profil absolventa

Absolvent programu Chemie a technologie ochrany životního prostředí získá teoretické i praktické zkušenosti, které budou determinovány převážně zaměřením jeho disertační práce a tématy, které s prací souvisejí. Především, absolvent bude mít velmi silný základ v teoretické i praktické analytické chemii (zejména hmotnostní spektrometrie a chromatografické metody) a případně dalších více či méně častých technikách jakými jsou termická analýza, elektroforéza, izotachoforéza, AAS, FTIR a dalších. Dále pak, absolvent bude mít hluboké zkušenosti s organickými syntézami, bude mít dobrou znalost chemických, biochemických případně mikrobiologických a fyzikálně-chemických procesů ve všech složkách životního prostředí a také v aktuálně platné legislativě týkající se životního prostředí. Absolvent bude mít také praktické zkušenosti se speciálními technologiemi a jejich aplikací, především pak s technologiemi čištění průmyslových a komunálních odpadních vod, recyklací a zpracováním odpadů a alternativními zdroji energie. Vzhledem k povinné praxi v zahraničí a povinnosti prezentovat získané výsledky, absolvent bude schopen plynule komunikovat a psát odborné texty v anglickém a případně i druhém světovém jazyce. Díky pedagogické praxi a zkušenostmi s prezentací výsledků jak slovem (konference) tak písmem (publikace) bude absolvent také schopen jasně a přesně formulovat a předávat informace a vědecké poznatky. Dále pak, díky zkušenostem z absolvent bude schopen vyvíjet nové metodiky a strategie a implementovat je pro řešení komplexních problémů. Absolvent tedy bude kvalifikovaný, samostatný vědecko-výzkumný pracovník vybavený teoretickými znalostmi a praktickými zkušenostmi.

Charakteristika profesí

Absolvent nalezne uplatnění ve výzkumných laboratořích univerzit a akademií věd, ale také v průmyslovém výzkumu. Vzdělání lze dále uplatnit v různých průmyslových chemických i nechemických oborech, jakými jsou například firmy zabývající se čištěním odpadních a pitných vod, zpracováním odpadů a výrobou chemikálií. Díky získaným teoretickým znalostem a laboratorním dovednostem bude absolvent také připraven pracovat v orgánech státní správy zaměřených na ochranu životního prostředí (orgány ochrany přírody v ČR i v EU), v laboratořích zabývajících se stopovou analýzou škodlivin ve všech složkách životního prostředí a v potravních řetězcích nebo organickou syntézou. Mezi pozice, které může absolvent zastávat patří například vodohospodář, firemní ekolog, specialista a technolog pro nakládání s odpady, technolog a vývojář technologií pro čištění odpadních vod, vědecko-výzkumný nebo akademický pracovník. Nalézt uplatnění může také absolvent v akreditovaných a auditovaných laboratořích chemie a technologie ochrany životního prostředí. Kromě toho budou schopni zastávat funkce manažerů kvality a jakosti podle norem pro environmentální oblast. Interdisciplinární charakter programu také umožňuje nalezení pozice v oblasti konzultačních služeb a koordinátora v oblasti ochrany životního prostředí. Typické firmy, ve kterých může abslovent najít uplatnění v okolí Brna jsou například ÚKZUZ, Vodárenská akciová společnosti, Asio.cz, Synton, Petka.cz, ale interdisciplinární charakter program, jazykové vybavení a zkušenosti umožní absolventovi nalézt uplatnění také v zahraničních firmách nebo univerzitách.

Podmínky splnění

Student si zapíše a vykoná zkoušky v jednom povinném a minimálně ve dvou povinně volitelných předmětech s ohledem na zaměření jeho disertační práce.
Ke státní doktorské zkoušce se může student přihlásit až po vykonání všech zkoušek předepsaných jeho individuálním studijním plánem. Před státní doktorskou zkouškou student vypracuje pojednání k disertační práci, v níž detailně popíše cíle práce, důkladné zhodnocení stavu poznání v oblasti řešené disertace, případně charakteristiku metod, které hodlá při řešení uplatňovat.
Obhajoba pojednání, které je oponováno, je součástí státní doktorské zkoušky. V další části zkoušky musí student prokázat hluboké teoretické znalosti v oboru Chemie a technologie ochrany životního prostředí. Státní doktorská zkouška probíhá ústní formou a je složena z tématických okruhů týkajících se povinného teoretického předmětu (Moderní aspekty environmentální chemie) a aplikovaného předmětu (tematické oblasti Alternativní zdroje energie a jejich dopad na životní prostředí, Ekotoxikologické testy a jejich využití pro hodnocení životního prostředí, Pokročilá environmentální analýza, Nové směry vodárenských technologií, Pokročilá organická chemie, Pokročilé technologie nakládání s odpady).
K obhajobě disertační práce se student hlásí až po vykonání státní doktorské zkoušky a po splnění podmínek pro ukončení, jakými jsou účast na výuce, minimálně šesti měsíční studijní nebo pracovní stáž v zahraničí, alespoň jedna ústní prezentace práce v anglickém jazyce (konference, workshopy...) a publikace minimálně 2 prací indexovaných v databázích WOS nebo Scopus (počítá se za splněno v okamžiku, kdy má práce uděleno DOI). Publikace předkládá buď jako součást práce nebo samostatně při žádosti k obhajobě disertační práce. Výjímku z požadavků na publikační aktivity tvoří studenti pracující na pracích, jejichž výsledky jsou buď ověřitelně aplikovány v průmyslu nebo jsou chráněny patentem nebo užitným vzorem.

Vytváření studijních plánů

Během prvních tří semestrů skládá doktorand zkoušky z jednoho povinného a dvou povinně volitelných předmětů a intenzivně se zabývá studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a jejich publikováním. Do konce druhého roku studia skládá doktorand státní doktorskou zkoušku, jíž prokazuje široký rozhled a hluboké znalosti v oboru, souvisejícím s tématem disertační práce. Ve třetím a čtvrtém ročníku svého studia pokračuje doktorand ve výzkumné činnosti, publikuje dosažené cíle a zpracovává svoji disertační práci. Doktorandi ve čtvrtém roku studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci. Hotovou disertační práci doktorand odevzdá do konce 4. ročníku studia. Schválení ISP v každém ročníku doktorandova studia školitelem do 30. 9. daného akademického roku je potvrzením o jednotlivých etapách a průběhu zpracování disertační práce.
Student prezenční formy doktorského studia je v průběhu studia povinen absolvovat pedagogickou praxi, tj. působit v procesu výuky. Student vykonává pedagogickou praxi v rámci výuky praktických a výpočtových cvičení nebo asistence při této výuce, případně konzultací bakalářských a diplomových prací jakožto školitel specialista. V případě, že doktorand absolvuje kurz celoživotního vzdělání Pedagogické minimum na jiné VŠ nebo součásti VUT v Brně, je mu na základě předložení certifikátu o absolvování pedagogická praxe prominuta.
Skladbu pedagogických aktivit (cvičení, laboratorní cvičení, vedení projektů apod.) určí doktorandovi ředitel příslušného ústavu po dohodě se školitelem.
Součástí studijních povinností v doktorském studijním programu je absolvování části studia na zahraniční instituci nebo účast na mezinárodním tvůrčím projektu s výsledky publikovanými nebo prezentovanými v zahraničí nebo jiná forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci.

Dostupnost pro zdravotně postižené

Podmínkou přijetí ke studiu je potvrzení lékaře o zdravotní způsobilosti ke studiu. Studium je spojeno s prací v chemických a technologických laboratořích a provozech, kde mají studenti přístup k široké škále chemických látek, manipulují a přicházejí do přímého kontaktu s nimi. V rámci laboratorní praxe může být ohroženo nejen zdraví studenta, ale může být i studentem ohroženo zdraví ostatních osob. Proto se při posuzování zdravotní způsobilosti přihlíží kromě obecné zdravotní způsobilosti též k nemocem a chorobným stavům, které mohou být kontraindikací pro práci s chemickými látkami, případně představují pro tuto práci určitá omezení. Více informací o specifikaci nemocí a chorob je zveřejněno v elektronické přihlášce a na web stránkách pro uchazeče o studium http://www.fch.vut.cz/cs/zajemce-o-studium.html

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Aplikace pokročilých vodárenských technologií pro čištění průmyslových odpadních vod

    Dizertační práce se bude zabývat tématem „Aplikace pokročilých vodárenských technologií pro čištění průmyslových odpadních vod“. V teoretické části se bude zpracovávat literární rešerže se zaměřením na pokročilé vodárenské technologie pro čištění průmyslových odpadních vod jako například pokročilé oxidačné procesy, membránové procesy, pokročilé biologické procesy apod. Každý typ technologie bude podrobně popsaný se zřetelem na jeho využitelnost a kombinovatelnost s ostatnými pokročilými vodárenskými technologiemi pro čištění průmyslových odpadních vod. V praktické časti sa práce bude zabývat návrhem technologie čištění průmyslových odpadních vod a vývojem pilotního poloprovozního prototypu. Vývoj prototypu bude zahrnovat matematické modelování a využití simulačních softwarů. Prototyp se bude skládat z využití více typů pokročilých vodárenských technologií pro čistění odpadních vod. Data získané během laboratorních a poloprovozních experimentů budou vyhodnocená za účelem optimalizace provozu prototypu, jak jeho zdokonalení, tak i jeho využití v plném provozu.

    Školitel: Kučerík Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  2. Aplikace pokročilých vodárenských technologií pro čištění průmyslových odpadních vod

    Dizertační práce se bude zabývat tématem „Aplikace pokročilých vodárenských technologií pro čištění průmyslových odpadních vod“. V teoretické části se bude zpracovávat literární rešerže se zaměřením na pokročilé vodárenské technologie pro čištění průmyslových odpadních vod jako například pokročilé oxidačné procesy, membránové procesy, pokročilé biologické procesy apod. Každý typ technologie bude podrobně popsaný se zřetelem na jeho využitelnost a kombinovatelnost s ostatnými pokročilými vodárenskými technologiemi pro čištění průmyslových odpadních vod. V praktické časti sa práce bude zabývat návrhem technologie čištění průmyslových odpadních vod a vývojem pilotního poloprovozního prototypu. Vývoj prototypu bude zahrnovat matematické modelování a využití simulačních softwarů. Prototyp se bude skládat z využití více typů pokročilých vodárenských technologií pro čistění odpadních vod. Data získané během laboratorních a poloprovozních experimentů budou vyhodnocená za účelem optimalizace provozu prototypu, jak jeho zdokonalení, tak i jeho využití v plném provozu.

    Školitel: Kučerík Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  3. Fytotoxicita a fytoremediace niklu

    Nikl (Ni) je 24. nejběžnější prvek zemské kůry. Jeho roční produkce činí asi 2 mil. tun s různým využitím v průmyslu. Vzhledem k obsahu Ni v rudách 1 – 2 % je zřejmé, že jeho zpracováním vzniká nezanedbatelné množství odpadu s různým zbytkovým obsahem Ni. Nikl je také již déle známý jako karcinogen. Cílem práce je komplexní zpracování literárních údajů o toxicitě niklu v rostlinách i o jejich využití pro fytoremediaci tohoto prvku. Praktická část práce bude zaměřena i) na studium toxicity niklu s použitím modelových druhů rostlin v hydroponických podmínkách (vliv solí, pH aj.) a ii) na selekci druhů vhodných pro fytoremediaci niklu s použitím odpadu ze skládky bývalé niklové hutě v Seredi. Zvláštní pozornost bude věnována vlivu ekologicky neškodných aditiv (biouhlí, huminové látky, exogenní aplikace endogenních látek rostlin) na příjem niklu rostlinami.

    Školitel: Kováčik Jozef

  4. Hodnocení výskytu vybraných léčivých látek v půdním ekosystému

    Problematika výskytu cizorodých látek v ekosystému je stále více aktuální. Mezi aktuálně sledované látky patří široká skupiny léčivých látek, které mohou mít negativní vliv na životní prostředí. Na našem ústavu je dlouhodobě řešena problematika modifikace a validace analytických metod, které umožňují stanovení environmentálně relevantních hladin celé řady polutantů. Tato disertační práce se zaměří na látky ze skupiny antibiotik také. Cílem bude vybrat ty látky, které jsou nejčastěji medikovány v oblasti chovu hospodářských zvířat. Vzhledem k tomu, že tyto látky nejsou zcela metabilizovány, při aplikaci statkových hnojiv se dostávají do složek životního prostředí. V rámci práce budou vyvinuty metody pro jejich vlastní stanovení v půdním ekosytému. Dále bude sledována jejich distribuce mezi složkami životního prostředí a vliv vlastností půdy na tuto distribuci. Prostřednictvím vybraných ekotoxikologických testů bude posouzen vliv sledovaných látek na zástupce půdního ekosystému.

    Školitel: Zlámalová Gargošová Helena, doc. MVDr., Ph.D.

  5. Náhrada GLS separátoru pomocí pokročilých membránových procesů

    Disertační práce bude zaměřena na návrh technologie pokročilého GLS separátoru s využitím membránových procesů. V teoretické části budou detailně popsány separační stupně anaerobních procesů čištění odpadních vod a zároveň pokročilé membránové procesy. První část experimentu bude zaměřena na výpočtový program membránové jednotky a druhá část bude zaměřena na vytvoření "pilot-scale" modelu, který bude otestován v reálném provozu. Pomocí dat získaných z testování bude technologie optimalizována s důrazem na maximální výtěžnost a kvalitu produktu.

    Školitel: Kučerík Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  6. Osud mikroplastů v půdě

    Mikroplasty představují v současné době jedno z nejdiskutovanější environmentálních témat. Doposud vznikla celá řada studií zaměřených na kvalitativní a kvantitativní analýzu mikroplastů v různých prostředích, méně prací se pak zaměřuje na analýzu působení mikroplastů na tato prostředí. Odhaduje se, že obsah mikroplastů v půdách je vyšší než ve vodách, nicméně v porovnání s vodami, jsou znalosti o chování mikroplastů velmi malé. Především nejsou dostatečně známy vlivy na abiotické vlastnosti půdy, zda jsou do půdy inkorporovány, zda a případně jak podléhají transformačním reakcím a jak ovlivňují půdní mikroorganismy. Cílem této práce je posoudit vliv mikroplastů z dopravy a industriální činnosti na výše uvedené vlastnosti.

    Školitel: Kučerík Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  7. Osud mikroplastů v půdě

    Mikroplasty představují v současné době jedno z nejdiskutovanější environmentálních témat. Doposud vznikla celá řada studií zaměřených na kvalitativní a kvantitativní analýzu mikroplastů v různých prostředích, méně prací se pak zaměřuje na analýzu působení mikroplastů na tato prostředí. Odhaduje se, že obsah mikroplastů v půdách je vyšší než ve vodách, nicméně v porovnání s vodami, jsou znalosti o chování mikroplastů velmi malé. Především nejsou dostatečně známy vlivy na abiotické vlastnosti půdy, zda jsou do půdy inkorporovány, zda a případně jak podléhají transformačním reakcím a jak ovlivňují půdní mikroorganismy. Cílem této práce je posoudit vliv mikroplastů z dopravy a industriální činnosti na výše uvedené vlastnosti.

    Školitel: Kučerík Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  8. Rostlinné bioindikátory - nástroj pro posouzení kontaminace životního prostředí anorganickými polutanty

    Disertační práce bude zaměřena na využití rostlinného materiálu nacházejícího se v exponovaných oblastech, a to k hodnocení znečištění tohoto životního prostředí. Cílem bude vypracovat podrobnou aktuální literární rešerši z oblasti biomonitoringu a kontaminace životního prostředí anorganickými polutanty. Poté bude proveden výběr vhodných bioindikátorů, návrh metod pro jejich využití z hlediska studia stavu životního prostředí; dále bude provedena „optimalizace“ jejich využití za laboratorních podmínek. V závěru budou tyto techniky aplikovány na zhodnocení reálného stavu životního prostředí, zejména posouzení a porovnání kontaminace ve velkých městských aglomeracích a venkovských oblastech.

    Školitel: Kučerík Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  9. Sledování distribuce kontaminantů a nutričních prvků v rostlinném a půdním materiálu s využitím ICP hmotnostní spektrometrie

    Cílem disertační práce je sledování průměrného obsahu a také distribuce vybraných prvků, které jsou typickými kontaminanty životního prostředí a také jejich vzájemná interakce s nutričními prvky v rostlinném materiálu pomocí ICP hmotnostní spektrometrie. Práce zahrnuje roztokovou analýzu i vzorkování pevného materiálu a sledování distribuce prvků ve specifických oblastech a vývoj metodiky pro kvantifikaci obsahů prvků v pevných vzorcích rostlinného původu. Výsledky budou doplněny také o analýzu půdních vzorků.

    Školitel: Vašinová Galiová Michaela, doc. Mgr., Ph.D.

  10. Studium interakce potenciálních léčiv na bázi metalocenů s buňkami pomocí ICP hmotnostní spektrometrie

    Disertační práce bude věnována roztokové analýze buněk po interakci s různými organokovovými sloučeninami, které by mohly sloužit jako potenciální léčiva nádorového onemocnění. Vedle roztokové analýzy bude sledována distribuce vybraných prvků v buňkách a jejich cytotoxicita s cílem tzv. single cell analýzy přímo v pevném materiálu. Součástí práce je aktivní spolupráce s Masarykovým onkologickým ústavem v Brně při přípravě buněčných linií dopovaných nejen léčivem, ale také různými inhibitory účinnosti organometalických sloučenin.

    Školitel: Vašinová Galiová Michaela, doc. Mgr., Ph.D.

  11. Vývoj a aplikace membránové destilace

    Membránová destilace je jedna z perspektivních metod separace a čištění látek. I přes značný boom v posledních letech, trpí tato metoda ještě mnoha nedostatky a to jak technického tak i aplikačního charakteru. Cílem této práce je proto vývoj laboratorního a poloprovozního zařízení membránové destilace, některých aplikací při separaci teplotně nestabilních látek a v oblasti čištění odpadních průmyslových vod z chemického, biochemického a farmaceutického průmyslu. Práce bude probíhat ve spolupráci s Fakultou strojního inženýrství.

    Školitel: Kučerík Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  12. Vývoj technik pro rychlou analýzu půdní kvality a půdních vlastností

    Termogravimetrie je jednou ze slibných metod pro rychlou charakterizaci půdy, s potenciálem nahradit stávající techniky, které často vyžadují dlouhý experimentální čas a vysoké náklady. Cílem této práce je nalezení dalších souvislostí mezi termo-oxidační stabilitou půdy měřenou termogravimetrií a půdními chemickými vlastnostmi jakými jsou pH, obsahy biogenních prvků P, S a různých forem dusíku, kovů Al a Fe, fyzikálními vlastnostmi jakými jsou textura a objemová hustota a biologickými indikátory jakými jsou mikrobiální biomasa, potencionálně mineralizovatelný N, obsahy glomalinu a fosfolipidů, mikrobiální emise oxidu uhličitého a dusného. Tyto vlastnosti jsou považovány za indikátory půdní kvality, proto budou nalezené korelace složit k návrhu komplexního indexu půdní kvality a modelů pro predikci stability organického uhlíku.

    Školitel: Kučerík Jiří, prof. Ing., Ph.D.

Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DC_MAEModerní aspekty environmentální chemiecs0PovinnýdrzkP - 14 / S - 12ano
DC_AZEAlternativní zdroje energie a jejich dopad na životní prostředícs0Povinně volitelnýdrzkK - 4ano
DC_ETJEkotoxikologické testy a jejich využití pro hodnocení životního prostředícs0Povinně volitelnýdrzkK - 4ano
DC_METMetrologie a zpracování experimentálních datcs2Povinně volitelnýdrzkK - 4ano
DC_NVDNové směry ve vodárenských technologiíchcs0Povinně volitelnýdrzkK - 4ano
DC_ENAPokročilá environmentální analýzacs0Povinně volitelnýdrzkK - 4ano
DC_OCHPokročilá organická chemiecs2Povinně volitelnýdrzkK - 4ano
DC_TNPPokročilé technologie nakládání s odpadycs0Povinně volitelnýdrzkK - 4ano