Výzkumný tým 02: Technologie pro udržitelné zemědělství a obnovu krajiny

Vedoucí týmu: Ing. Sergej Usťak, CSc.
Pracovní pozice a specializace: vedoucí vědecký pracovník – zaměření na agrobiotechnologie pro produkci, komplexní zpracování a víceúčelové materiálové a energetické využití zemědělské biomasy a biodegradabilních odpadů jako obnovitelných zdrojů surovin a energie pro potřeby trvale udržitelného rozvoje zemědělství, zúrodnění půd a revitalizace krajiny

Lokalizace týmu: Výzkumná stanice Chomutov (9 pracovníků) + Praha-Ruzyně (1 pracovník)

Rámec a cíle výzkumu v týmu:

Výzkum, vývoj, inovace a ověření agrobiotechnologií pro komplexní zpracování a víceúčelové materiálové a energetické využití produkované zemědělské biomasy a biodegradabilních odpadů jako obnovitelných zdrojů surovin a energie, a to pro potřeby trvale udržitelného rozvoje zemědělství, zúrodnění půd a revitalizace krajiny.
Tým se zejména zabývá vypracováním a ověřením novelizovaných technologických postupů pro pěstování a využití tradičních a netradičních plodin rovněž jako pro výrobu pevných, kapalných i plynných biopaliv, hnojiv a jiných bioproduktů z technických a energetických plodin, biologicky rozložitelných odpadů a zbytkové biomasy.
Významným směrem aplikovaného výzkumu týmu je vývoj a ověření postupů aplikace nových výrobků v rámci udržitelného rozvoje zemědělství, zejména za účelem zúrodnění půd a obnovy krajiny. Důležitým směrem je výzkum dopadu nových technologií a výrobků rovněž jako antropogenních vlivů obecně na agroekosystémy a kvalitu zemědělské produkce, zejména sledování obsahu cizorodých látek v jednotlivých složkách životního prostředí a hodnocení možných zdravotních a ekologických rizik.
Specifikace činností:
Výzkum
  • výzkum, vývoj a inovace agrobiotechnologií pro produkci, komplexní zpracování a víceúčelové materiálové a energetické využití zemědělské biomasy a biodegradabilních odpadů jako obnovitelných zdrojů surovin a energie pro potřeby trvale udržitelného rozvoje zemědělství, zúrodnění půd a revitalizace krajiny
  • vývoj a ověření novelizovaných postupů pro pěstování a využití tradičních a netradičních plodin
  • vypracování a ověření novelizovaných technologických postupů pro výrobu pevných, kapalných i plynných biopaliv, hnojiv, pěstebních substrátů a jiných bioproduktů z technických a energetických plodin, biologicky rozložitelných odpadů a zbytkové biomasy
  • vývoj a ověření postupů aplikace nových výrobků v rámci udržitelného rozvoje zemědělství, zejména za účelem zúrodnění půd a obnovy krajiny
  • výzkum dopadu nových technologií a výrobků rovněž jako antropogenních vlivů obecně na agroekosystémy a kvalitu zemědělské produkce, zejména sledování obsahu cizorodých látek v jednotlivých složkách životního prostředí a hodnocení možných zdravotních a ekologických rizik

Další a jiné činnosti (služby)

  • certifikovaný odběr vzorků, rozbory a hodnocení nebezpečných vlastností odpadů
  • laboratorní rozbory vzorků půd, rostlin, hnojiv, bioodpadů a vod pro potřeby jiných jednotek VÚRV, v. v. i. a mimoústavních zákazníků
  • poradenství v oblasti hlavních činností týmu, včetně hodnocení výsledků chemických rozborů a laboratorních experimentů a vypracování odpovídajících doporučení pro praxi
  • soudně-znalecká činnost za VÚRV, v.v.i. v tematickém oboru činností týmu
  • zpracování studií, technických projektů a právně chráněných výsledků pro mimoústavní zákazníky v tematickém oboru činností týmu
  • provedení odborných exkursí pro studenty středních a vysokých škol zemědělského nebo ekologického směru

Spolupráce s praxí

  • smluvní výzkum v tematické působnosti týmu
  • řešení aplikačních projektů TA ČR (5x řešitel- koordinátor, 2x spoluřešitel)
  • spolupráce se zemědělskými a ostatními podniky na téma:
    1) zpracování a využití biomasy a odpadů na biopaliva, hnojiva a substráty pro zúrodnění půd a revitalizaci krajiny
    2) pěstování a využití technických a energetických plodin
    3) konzervace biomasy a surovinové zabezpečení bioplynových stanic
  • spolupráce s podniky provádějícími zemědělské rekultivace
  • aplikační pilotní projekty v rámci mezinárodní spolupráce
  • hodnocení a analýza výsledků chemických rozborů a experimentů
  • zpracování studií, projektů a právně chráněných výsledků
  • sledování cizorodých látek v životním prostředí a hodnocení rizik
  • vypracování certifikovaných metodik pro praxi
  • zpracování specializovaných zemědělských map, zejména půdní úrodnosti a potřeb hnojení
       

Další členové týmu:

Ing. Jakub Muňoz, Ph.D.: výzkumný pracovník, vědecký asistent výzkumu – řeší výrobu pevných, kapalných a plynných biopaliv, hnojiv a dalších výrobků z energetických plodin, biologicky rozložitelných odpadů a zbytkové biomasyIng.

Roman Honzík: výzkumný pracovník, vědecký asistent výzkumu – řeší pěstební technologie alternativních plodin, výrobu a využití biohnojiv a rekultivačních substrátů z biologicky rozložitelných odpadů a zbytkové biomasy za účelem revitalizace antropogenně narušené krajiny a udržitelného rozvoje zemědělstvíIng.

Vojtěch Váňa: odborný asistent – řeší pěstební technologie tradičních a netradičních plodin pro nepotravinářské účely, monitoring imisních vlivů

Marie Usťaková: samostatný vědeckotechnický pracovník – obsluhuje složitá laboratorní zařízení, provádí statistická hodnocení výsledků, přípravu databázových a grafických výstupů, vykonává management jakosti v laboratoři a administrativní práce pro stanici Chomutov

Leona Hladíková: technik-laborant – laboratorní činnost

Naděžda Sivulková: technik-laborant – laboratorní činnost

Miroslav Šára: technik ve výzkumu – technické práce spojené s výzkumem pěstování technických a energetických plodin, zejména provádění polních pokusů

Jaroslav Hladík: technik ve výzkumu – zajištění provozu zemědělské techniky pro pěstování technických a energetických plodin, obsluha a údržba techniky pro provádění polních pokusů a laboratorních prací, údržba budov

Mária Dvorščáková: technik ve výzkumu – provádění prací při uskutečnění vegetačních polních a nádobových pokusů, sběr a úprava vzorků pro následné laboratorní rozbory

Poznámka: M. Šára působí na pracovišti Praha-Ruzyně, ostatní na stanici VÚRV, v.v.i. v Chomutově.

Kontakty na pracovníky týmu (telefon, mobil, e-mail) naleznete zde.


Nejvýznamnější aktuální výsledky týmu:

Technologický postup kombinované hydrotermochemické úpravy kontaminovaných bioodpadů na hnojivé substráty.

Jedná se o ucelený soubor výsledků různého typu (právně chráněné užitné vzory, metodika pro praxi), které popisují kombinovanou hydrotermochemickou úpravu kontaminovaných bioodpadů, zejména kalů z čistíren odpadních vod (ČOV), na biouhel, umožňující částečné až úplné odstranění škodlivin, především organických polutantů, rizikových prvků a mikroorganizmů. Tento technologický postup zajišťuje dostatečnou stabilizaci a účinnou hygienizaci výstupního produktu, umožňující jeho další využití pro aplikaci na půdu jako hodnotného hnojivého substrátu. Součástí výsledku je hodnocení agrochemické efektivity použití výstupních hnojivých substrátů při pěstování vybraných zemědělských plodin. Technologický postup je určen širokému okruhu uživatelů.  Jedná se o výstupy v rámci řešení projektu TAČR č. TH03030452 (2018-2021).

Citace (sada výsledků různého typu propojených společným tématem):

Usťak S.; Muňoz J.; Šinko J., 2019:  Hnojivý substrát na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy bioodpadů. Úřad průmysl. vlastnictví ČR, Osvědčení o zápisu UV č. 33516 ze dne  17.12.2019. (typ F)

Usťak S., Muňoz J., 2021:  Biopalivo na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy bioodpadů. Úřad průmysl. vlastnictví ČR, Osvědčení o zápisu UV č. 34777 ze dne 19.01.2021. (typ F)

Usťak S., Muňoz J., 2021:  Zařízení pro hydrotermochemickou úpravu bioodpadů na biouhel kombinovanou s odstranění škodlivin. Úřad průmysl. vlastnictví ČR, Osvědčení o zápisu UV č. 35561 ze dne 22.11.2021. (typ F)

Usťak S., Muňoz J., Váňa V., 2021:  Možnosti využití hnojivých substrátů na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy kontaminovaných bioodpadů. Certifikována metodika pro praxi, Praha, 35 s. – typ Nmetod (certifikována metodika)

 

Řešené projekty:  

MZE RO0418-VZ 2: Technologie a produkty pro zemědělství, bioenergetiku a další nepotravinářské využití na základě udržitelného hospodaření s přírodními zdroji včetně hodnocení přínosů a rizik

  • Dlouhodobé polní pokusy pro ověřování vybraných nepotravinářských a víceúčelových plodin, včetně netradičních plodin a nově získaných odrůd, s přihlédnutím k potřebě adaptace na klimatické změny.
  • Výzkum, vývoj a inovace (VaVaI) zemědělských plodin, pěstitelských systémů a technologií pro produkci a následné využití obnovitelných, recyklovatelných a odbouratelných biomateriálů v zemědělství, bioenergetice, stavebnictví, chemickém, farmaceutickém, textilním a dalších odvětvích průmyslu.
  • Stanovení dopadů a hodnocení rizik využití nových produktů, zejména hnojiv a rekultivačních substrátů na bázi konverze biodpadů a biomasy za účelem zúrodnění půd, obnovy krajiny a udržitelného rozvoje zemědělství, včetně jejich ekonomického hodnocení
  • Rekultivační postupy a způsoby hodnocení antropogenních půd a výzkum jejich potenciálního využití v zemědělství.
  • Řešení bezpečného využití upravených bioodpadů jako alternativních zdrojů organické hmoty a živin na zemědělských půdách a vývoj postupů zvyšování obsahu půdní organické hmoty pro zachování dobrých vláhových podmínek.
  • Stanovení vlivu porostů netradičních plodin a odpovídajících pěstitelských technologií na složení a aktivitu půdních mikroorganizmů, bilanci a kvalitu půdní organické hmoty, půdní vlastnosti a úrodnost.
  • Hodnocení využitelnosti vybraných netradičních plodin samostatně nebo ve směsích jako hodnotných meziplodin.
  • Průzkum vlivu víceletých porostů netradičních plodin na protierozní účinky a hodnocení jejich uplatnění v rámci greeningu.

 

TH04030221: Přídavné přípravky pro intenzifikaci vývoje metanu v bioplynových stanicích a způsoby jejich výroby a aplikace zajišťující požadovanou kvalitu digestátů jako hnojiva (TAČR, 2019 – 2022)

  • Vývoj a ověření přípravků pro intenzifikaci vývoje metanu v zemědělských bioplynových stanicích včetně způsobů jejich výroby a aplikace zajišťující požadovanou kvalitu digestátů jako hnojiva.
  • VaVaI způsobů výroby a využití přídavných přípravků pro intenzifikaci vývoje metanu v zemědělských bioplynových stanicích za účelem zefektivnění́ využití́ surovin při výrobě bioplynu a zvýšení́ stupně jejich anaerobní degradace při současnem zvýšení́ výtěžnosti metanu jako hlavní́ energetické́ složky bioplynu.

TH03030452: Hydrotermochemická úprava bioodpadů na biouhel kombinovaná s odstraněním organických škodlivin a rizikových prvků (TAČR, 2018 – 2021)

  • Vývoj a ověření ekologicky šetrného a ekonomicky přijatelného technologického postupu hydrotermochemické úpravy bioodpadů na biouhel kombinované s odstraněním organických škodlivin a rizikových prvků.
  • Vypracování navazujících postupů využití dekontaminovaného biouhlu jako výstupního produktu pro přípravu hodnotných biohnojiv a biopaliv vyhovujících svou užitnou kvalitou a obsahem škodlivin legislativním požadavkům na podobné výrobky.

100328840: ENZEDRA Bílá místa rolnické historie: Místní užitkové a okrasné rostliny jako cesta ke zvyšování druhové rozmanitosti regionu (INTERREG V A, 2018 – 2020)

  •  Sumarizaci informací o krajových užitkových a okrasných rostlinách.
  •  Nalezení genetických zdrojů původních regionálních užitkových a okrasných rostlin.
  •  Založení a vedení demonstračních ploch regionálních užitkových a okrasných rostlin.
  •  Vytvoření zdroje osiva a sadby pro zájemce o regionální odrůdy.
  •  Sanace zanedbaných ploch s využitím regionálních užitkových a okrasných rostlin.
  •  Prohloubení stávajících a vytváření nových přeshraničních kontaktů

   

Seznam vybraných publikací:

  • Jan Weger, Jaroslav Knápek, Jaroslav Bubeník, Kamila Vávrová and Zdeněk Strašil: Can Miscanthus Fulfill Its Expectations as an Energy Biomass Source in the Current Conditions of the Czech Republic?—Potentials and Barriers. Agriculture 2021, 11, 40. https://doi.org/10.3390/agriculture11010040
  • Karim Suhail Al Souki, Hana Burdová, Aigerim Mamirova, Pavel Kuráň, Sylvie Kříženecká, Lucie Oravová, Jitka Tolaszová, Diana Nebeská, Jan Popelka, Sergej Ust’ak, Roman Honzík, Josef Trögl: Evaluation of the Miscanthus × giganteus short term impacts on enhancing the quality of agricultural soils affected by single and/or multiple contaminants. Environmental Technology & Innovation 24 (2021) 101890.
  • Al Souki, K.S.; Burdová, H.; Trubač, J.; Štojdl, J.; Kuráň, P.; Kříženecká, S.; Machová, I.; Kubát, K.; Popelka, J.; Malinská, H.A.; Nebeská, D.; Ust’ak, S.; Honzík, R.; Trögl, J. Enhanced Carbon Sequestration in Marginal Land Upon Shift towards Perennial C4Miscanthus × giganteus: A Case Study in North-Western Czechia. Agronomy 2021, 11, 293. https://doi.org/10.3390/agronomy11020293
  • Pidlisnyuk, V.; Herts, A.; Khomenchuk, V.; Mamirova, A.; Kononchuk, O.; Ust’ak, S.: Dynamic of Morphological and Physiological Parameters and Variation of Soil Characteristics during Miscanthus × giganteus Cultivation in the Diesel-Contaminated Land. Agronomy 2021, 11, 798. https://doi.org/10.3390/agronomy11040798
  • Usťak S., Šinko J., Muňoz J., 2021: Hybrid sorrel: cultivation potential and use as a novel non-food multipurpose crop (Review article), BIOFUELS BIOPRODUCTS & BIOREFINING (BIOFPR), Volume 15, Issue 1 ( Jimp Q1/Q2, 5-year impact factor 4,612, https://doi.org/10.1002/bbb.2157).
  • Usťak S., Muňoz J., 2020: Přípravek pro intenzifikaci vývoje metanu v zemědělských bioplynových stanicích. Úřad průmysl. vlastnictví ČR, Osvědčení o zápisu UV č. 34600 ze dne 30.11.2020.
  • Usťak S., Muňoz J., 2020: Přípravek pro intenzifikaci vývoje metanu v odpadových bioplynových stanicích. Úřad průmysl. vlastnictví ČR, Osvědčení o zápisu UV č. 34624 ze dne 30.11.2020.
  • Usťak, S., Šinko, J., Muňoz, J. (2019): „Reed canary grass (Phalaris arundinacea L.) as a promising energy crop“. Journal of Central European Agriculture. 20 (4).
  • Mucha, A., Dragisa, S., Dror, I., Garuti, M., van Hullebusch, E., Kolbl Repinc, S., Muňoz, J., Rodriguez-Perez, S., Stres, B., Usťak, S. & Almeida, C. M. 2019. Re-use of digestate and recovery techniques. In: Fermoso, F., van Hullebusch, E., Collins, G., Roussel, J., Mucha, A. & Esposito, G. (eds.). Trace Elements in Anaerobic Biotechnologies. IWA Publishing, London, pp. 181-213.

Přehled všech publikací a ostatních výsledků týmu najdete zde.