106 UniREC příležitost pro českou chemii Ing. Milan Petrák Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. Revoluční 84, 400 01 Ústí nad Labem www.vuanch.cz Souhrn Je prezentován záměr na vytvoření výzkumně-vzdělávacího centra UniREC pomocí OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost, který byl vyhlášen MŠMT. Je popsána výchozí situace VÚAnCh, a.s. jako žadatele, je uveden popis projektu, popis zaměření Centra a diskutována některé aspekty jeho budoucí udržitelnosti. Stručná historie ústavu Výzkumný ústav anorganické chemie byl zřízen 1. ledna 1952 s cílem založit výzkumnou a vývojovou základnu československého anorganického chemického průmyslu. Tuto roli ústav po desetiletí úspěšně plnil. V sedmdesátých a osmdesátých letech měl VÚAnCh až 320 zaměstnanců, z toho asi 120 s vysokoškolským vzděláním a mezi nimi přibližně 25 pracovníků s vědeckými hodnostmi. Ústav byl do roku 1999 koncernovou účelovou organizací koncernu Chemopetrol. Brzy po svém založení se ústav začal důsledně orientovat na zvládnutí hlavních chemickoinženýrských jednotkových operací, které mají v technologiích základních (anorganických) chemikálií rozhodující význam. Tím se rozšířil výzkumný potenciál ústavu tak, že orientace na anorganické technologie nepředstavovala významné omezení sféry působnosti. Významného postavení dosáhl ústav především v oblasti krystalizace, analytické chemie, technologií výroby průmyslových hnojiv, elektrochemie a ochrany životního prostředí. Ústav byl schopen řešit zadané problémy komplexně, tedy nejen z hlediska výroby, ale včetně optimálního užití výrobků a využití nebo alespoň zneškodnění odpadů. Ústav řešil inženýrské problémy chemických procesů v širokém spektru dalších průmyslových odvětví, včetně hutnictví, strojírenství, potravinářského průmyslu i zemědělství. Účinným nástrojem při komplexním přístupu k řešení problémů byly metody systémového posuzování. Tehdejší zaměření ústavu lze rozdělit do následujících okruhů: průmyslová hnojiva, chemicko-inženýrské operace, zpracování plynů a odpadů, elektrochemické technologie, anorganické chemikálie, speciální zařízení. Toto členění bylo spíše jen formální a účelové, protože reálné průmyslové problémy většinou zasahovaly do několika těchto okruhů, kterým lépe odpovídalo organizační členění ústavu. Ústav neopomíjel ani odpovídající příbuzné oblasti teoretického výzkumu. Charakter ústavu dotvářely i přiměřené kapacity útvarů technického servisu analytické chemie, konstrukce a projekce, dílen a poloprovozů. V ústavu byla zřízena oborová střediska vědeckých, technických a ekonomických informací, normalizace, průmyslově-právní ochrany a licencí, a to s celostátní působností pro obor výroby základních anorganických chemikálií, průmyslových hnojiv a vybraných chemickoinženýrských operací a koncernové (Chemopetrol) středisko pro ochranu ovzduší. Ústav a řada jeho pracovníků měla oprávnění školit absolventy vysokých škol k dosažení vědecké hodnosti. 1101
Tyto široce rozvinuté aktivity a systémový přístup k řešení inženýrských problémů, byly základními předpoklady pro udržení ústavu i po zásadních a nemilosrdných reformách počátkem 90-tých let. Od roku 1989 ústav fungoval jako samostatný státní podnik, mimo strukturu koncernu Chemopetrol. V období 1989 až 1993 poklesl počet zaměstnanců o 100 a dále klesal. Ekonomická situace ústavu byla velmi napjatá. Všechny privatizační pokusy o prodej ústavu skončily nezdarem. Na dobré základy z minulosti, především pak na komplexní přístup k řešení problémů, navázala akciová společnost VÚAnCh, která byla založena k 1. 1. 1995 a jejímž hlavním akcionářem byl FNM ČR. V březnu 1997 se majoritním akcionářem společnosti stal UNIPETROL, který je od dubna 1998 držitelem 100% akcií společnosti. Akcie společnosti nejsou veřejně obchodovatelné a mají omezenou převoditelnost. Základní kapitál společnosti je 60 000 tis Kč. Po začlenění do skupiny UNIPETROL byl ústavu svěřen úkol integrovat výzkumné aktivity v rámci skupiny. Projekt začal na jaře roku 2000 převzetím výzkumných aktivit Chemopetrolu, a. s., Litvínov, v průběhu let 2000 a 2001 byly integrovány do ústavu výzkumné skupiny Kaučuku, a. s., Kralupy a Lovochemie, a. s., Lovosice. Detašovaná pracoviště v Litvínově a Kralupech fungují dodnes, pracoviště v Lovochemii bylo v roce 1997 zrušeno. Současnost a strategie do budoucna Přes všechny těžkosti se ústavu podařilo přežít do roku 2009. V současné době (data za rok 2008) má 108 zaměstnanců, obrat cca 80 mil Kč, od roku 2000 je ústav ziskový, zisk za rok 2008 byl 0,5 mil Kč před zdaněním. Souhrnně lze členit současné aktivity VÚAnCh takto: Výzkumné a vývojové služby, technologický servis výzkumné a vývojové práce zaměřené na některé speciální aplikace (huminové kyseliny, geopolymery, zeolity, nanotechnologie, rafinérský výzkum, petrochemický výzkum, výzkum nových polymerů a jejich aplikací apod.) a dále na servisní inženýrské práce, pomoc při náběhu nových výrob, technologické inovace, ověřování a dokumentace známých skutečností a jevů, případně jejich jednoduché aplikace, většinou dovedených do stádia podkladů pro projekt, analytický servis včetně využití speciálních zařízení a laboratorní techniky XRD, XRF, AAS, ICP, měření velikosti částic, atd. Ekologické služby analýzy vod, odpadů, plynných emisí, surovin, produktů a meziproduktů, měření plynných emisí na základě autorizace, technologické návrhy jejich zneškodňování. Informační služby zpracování průběžných technicko-ekonomických informací, časových a profilových řad atd., dosud se zaměřením na anorganickou chemii, vypracování konkrétních technicko-ekonomických a marketingových studií v rozsahu dle požadavku zákazníka, informace ze světových odborných, patentových a ekonomických databází, trendy vývoje, konzultační služby při ochraně duševního vlastnictví. 1102
Východiska projektu UniREC Od května roku 2008 splňuje ústav definici výzkumné organizace podle Rámce Společenství pro státní podporu výzkumu, vývoje a inovací (2006/C 323/01). Vzhledem k úbytku tradičních zákazníků (Precheza, a.s. Přerov, Lovochemie, a.s. Lovosice, Synthesia, a.s. Semtín) se ústav cíleně orientuje na problematiku výzkumu přímo související s rafinérskopetrochemickým výzkumem, výzkumem využití obnovitelných zdrojů (biomasa, odpady) a hledá uplatnění v navazujících oblastech jako je např. katalýza (syntéza a využití zeolitových katalyzátorů a dalších alumosilikátů), plniva do různých materiálů (plasty, barvy) a přesahem do oblasti nanotechnologií, zabývá se využitím odpadních plastů jako zdroje energie i jako zdroje původních monomerů. Na podporu uvedených činností ústav disponuje kvalitním analytickým servisem a odpovídajícími informačními zdroji. Většina uvedených problémů je řešena pomocí ů veřejné podpory, které jsou vyhlašovány MPO ČR. V této oblasti ústav velmi úzce spolupracuje s akademickou sférou, především s VŠCHT Praha, Univerzitou Pardubice, UTB Zlín, TU Liberec, UJEP Ústí nad Labem, ÚCHP AV ČR v. v. i., ÚFCH JH AV ČR v. v. i. a dalšími vzdělávacími a akademickými institucemi. Z aplikační oblasti lze uvést velmi dobrou spolupráci ústavu s firmami: Dekonta, a. s. Praha, ČLUZ, a. s. Nové Strašecí, Ekomor s. r. o. Frýdek Místek, Spolana, a. s. Neratovice a další. Samozřejmostí pro ústav je práce pro podniky skupiny UNIPETROL, i když rozsah přímé spolupráce s těmito podniky se dlouhodobě pohybuje kolem 15 %, vyjádřeno objemem tržeb. Zúžení záběru ústavu, přesnější vymezení oblasti výzkumných aktivit a prohloubení spolupráce se vzdělávacími a akademickými pracovišti, vyvolalo naléhavou potřebu vybudování společného výzkumné-vzdělávacího pracoviště, kde by bylo možné společně pracovat na řešení projektů a zároveň umožnit přístup studentům a doktorandům, včetně jejich zapojení do odborné práce. Zvláště zapojení studentů a doktorandů do odborné činnosti je s ohledem na fungování pobočky VŠCHT v Mostě jedním z významných impulsů pro vybudování společného centra. Počátkem roku 2008 byly formulovány hlavní výzkumné oblasti a následné projekty v horizontu roku 2015. Tento materiál, který byl projednán se zástupci podniků skupiny UNIPETROL a zástupci VŠCHT a ÚCHP, je klíčovým materiálem pro založení projektu UniREC - UNIPETROL Research and Education Centre. Zaměření projektu Vlastní projekt je po odborné stránce zaměřen do tří horizontálních oblastí: - rafinérský výzkum - petrochemický výzkum - obnovitelné zdroje A dále do dvou vertikálních (průřezových) oblastí: - - katalýza - - analytická chemie Rafinérský výzkum Hlavním tématem rafinérského výzkumu bude výzkum technologií pro efektivní a ekologicky šetrné využití energetických surovin ve výrobě motorových paliv. 1103
Tento výzkum se orientuje na trvalý rozvoj rafinérských procesů, zvyšování jejich efektivnosti, zlepšování kvality motorových paliv, rafinérských výrobků a surovin pro petrochemii. Pozornost je věnována také využití alternativních a obnovitelných uhlíkatých surovin v rafinérských technologiích. Zvyšování kvality motorových paliv souvisí také se snižováním emisí škodlivých látek. Zpracování ropy a produkce paliv je pro každý stát jednou z klíčových strategických a bezpečnostních oblastí, která si vyžaduje trvalé zlepšování a inovace. V České republice existují pracoviště, která řeší dílčí problémy oboru, ale chybí centrální výzkumné pracoviště, které by se komplexně zabývalo všemi aspekty zpracování ropy a následných produktů; petrochemickým zpracováním a transformací biomasy až na finální produkty. Cílem je zformovat takovéto výzkumné centrum a efektivně jej zapojit do národního výzkumného systému. Tato výzkumná aktivita, která bude významnou a nedílnou součástí výzkumného centra UniREC, vychází z dosavadní bohaté zkušenosti VÚAnCh v oblasti výzkumu rafinérských procesů, katalyzátorů, surovin a produktů (smluvní výzkum pro tuzemské i zahraniční společnosti např. Unipetrol a. s., Česká rafinérská a. s., Criterion, Süd chemie, Total, atd.; granty MPO Asfalty). Dalším cílem je prohloubení spolupráce s tuzemskými pracovišti obdobného zaměření (VŠCHT, ÚCHP AV ČR apod.) a navázání spolupráce s dalšími, především zahraničními, partnery. Výzkum bude soustředěn na tyto okruhy: - zvyšování kvality motorových paliv včetně snižování škodlivých emisí při výrobě a použití - zlepšování a modernizace technologií zaměřených na využití energetických surovin - zhodnocování alternativních energetických surovin a vedlejších produktů rafinérských výrob Petrochemický výzkum Petrochemický výzkumu bude soustředěn na výzkum technologií pro přípravu surovin pro výrobu pokročilých polymerních materiálů. Toto zaměření vychází z potřeb petrochemického průmyslu, který je základním článkem rozsáhlého systému chemických výrob, jehož podstatnou součástí je výroba monomerů. Základem je surovinová základna, tvořená v první řadě výrobky rafinérií ropy a navazující široká paleta komoditních produktů i meziproduktů v nichž dominují monomery pro další polymerní zpracování. Navrhovaný výzkumný se snaží reagovat na aktuální i očekávané výzvy, jimž čelí nebo bude v dohledné budoucnosti čelit petrochemický průmysl. Tyto výzvy lze očekávat především v následujících oblastech: - surovinová základna pro petrochemii - zvyšování účinnosti a ekonomické efektivnosti petrochemických technologií - nové monomery pro plasty a další zpracovatelné meziprodukty - nové typy polymerů Výzkumné okruhy navrhovaného u "Výzkum technologií pro přípravu surovin pro výrobu pokročilých polymerních materiálů" respektují výše uvedený přehled současných a očekávaných potřeb petrochemického průmyslu. Program bude zahrnovat následující témata: - efektivní zhodnocení aromatických frakcí - efektivní využití olefinů a vedlejších produktů ze štěpných procesů - monomery a polymery pro speciální aplikace 1104
Obnovitelné zdroje Výzkum v této oblasti se orientuje na zlepšení využití obnovitelných energetických obnovitelných uhlíkatých surovin a na snižování emisí škodlivých látek. Vzhledem k úzké vazbě mezi snižováním emisí (zejména CO2) a využíváním obnovitelných energetických surovin, je výhodné obě témata spojit do jedné výzkumné aktivity projektu. Přestože využívání obnovitelných surovin (včetně biomasy a biopaliv) je stejně jako snižování emisí škodlivých látek (včetně CO2) národní výzkumnou prioritou, neexistuje v České republice pracoviště, které by se koncepčně zabývalo transformací biomasy až na finální produkty. Tato výzkumná aktivita projektu si klade za cíl takovéto pracoviště vytvořit a zapojit ho efektivně do národního výzkumného systému. Výzkum se může opřít o dosavadní bohaté zkušenosti VÚAnCh v oblasti výzkumu obnovitelných surovin a již navázané spolupráce s některými pracovišti, která se této problematice věnují (VŠCHT, ÚCHP AV ČR, ÚFCH AV ČR, Dekonta, a. s.). Navazování dalších spoluprací, a to i mezinárodních, je jednou z priorit této výzkumné aktivity. Výzkum bude soustředěn na následující tři oblasti: - primární zpracování biomasy na sekundární energetické suroviny - katalytické procesy pro zušlechťování obnovitelných energetických surovin na produkty s vysokou přidanou hodnotou - environmentální adsorpční a katalytické technologie Oblast primárního zpracování obnovitelných energetických surovin je zaměřena na studium a srovnání technologií zpracování biomasy, resp. jejích různých typů, a odpadních plastů na produkty, které by mohly být dále využity v následných procesech. Jedná se o nezbytný krok pro efektivní zhodnocení těchto surovin. Na výběr je mnoho technologických variant a nelze a priori stanovit, která z nich je výhodnější, protože výběr je ovlivněn celou řadou parametrů vázaných na specifickou lokalitu, surovinu, resp. směs surovin, apod. Hlavní pozornost proto bude věnována různým pyrolýzním, zplyňovacím a hydrolýzním technologiím. Specifickými (výzkumnými) cíli této oblasti výzkumné aktivity v realizační fázi jsou návrh a výstavba vhodných experimentálních jednotek, vypracování a zavedení analytických metod pro detailní charakterizaci jak surovin, tak produktů transformace biomasy a plastů, a stanovení potenciálu jednotlivých biopaliv a technologií jejich výroby s ohledem na specifika České republiky. Horizontální (průřezová) témata Výzkum v oblasti katalýzy bude zaměřen na vývoj a přípravu vhodných katalyzátorů pro testování výše uvedených procesů. Mimo přípravy komerčně nedostupných katalyzátorů, bude výzkum směrován i k optimalizaci jednotlivých receptur s ohledem na požadované parametry jednotlivých zkoumaných procesů (selektivita, výtěžnost, rychlost a tepelné zabarvení reakce, atd.). Tyto výzkumné práce budou probíhat jak s kovovými tak se zeolitovými katalyzátory. Spolehlivé skupiny analytické chemie je nezbytnou součástí plánovaného centra. Jejím úkolem bude provádět analýzy podle zadání výzkumných pracovníků a vyvíjet nové metody a postupy při analýze nejrůznějších meziproduktů. Hlavní oblastí pro metodickou práci je zpracování obnovitelných zdrojů. Realizace Realizace projektu je plánovaná v areálu UNIPETROL RPA s.r.o. Litvínov. Podle projektu odkoupí VÚAnCh, a.s. několik budov, a to především objekt 2838 kde jsou plánované laboratoře a kanceláře, 2828 pokusná základna 2816 sklad hořlavin. Budova 2838 je hlavní budovou plánovaného centra a má 5 podlaží, celkem 3 708 m2 podlahové plochy. Předpokládaná dispozice je následující: 1105
1. PP (podzemní patro) technické a technologické zázemí, šatny, elektro a mechanická dílna, kancelář konstrukce a prostor pro umístění el. scanovacího mikroskopu. 1. NP (nadzemní podlaží) veřejné prostory, hlavní část tvoří konferenční sál s kapacitou 50 posluchačů a jeho zázemí. V tomto patře jsou dále umístěny dvě laboratoře pro práci studentů, posluchárna, prostory pro přednášející, počítačová učebna, knihovna, archiv a recepce. V tomto patře je také hlavní vstup do budovy. 2.NP zde je umístěno administrativní zázemí, vedení centra a laboratoře skupiny analytické chemie. 3-4. NP technologické laboratoře a zázemí pro výzkumné pracovníky. Celkem se předpokládá vybudování: - 22 laboratoří s celkovou plochou 872 m2-24 kanceláří s celkovou plochou 520 m2-5 skladů s celkovou plochou 92 m2-3 zasedací místnosti s celkovou plochou 82 m2 - konferenční sál se zázemím s celkovou plochou 210 m2 - odpovídající sociální zařízení, technologické zázemí, šatny, výtah Celková kapacita centra je 90 pracovníků, předpokládá se počet v období udržitelnosti 70 75 pracovníků, včetně technických a administrativních. Pokud dojde ke schválení projektu k podpoře, předpokládá se zahájení činnosti centra od 1. 1. 2010 realizací tzv. StartUp grantu. Vlastní stavební úpravy a montáž technologií by měly být provedeny do konce roku 2011, v roce 2012 bude probíhat vybavování centra přístrojovou technikou a zařízením. Plná činnost centra bude zahájena v polovině roku 2013. Předpokládaný rozpočet je 450 mil Kč, rozpočet StartUp grantu je 75 mil Kč/3roky. Možná rizika a podmínky udržitelnosti Základním rizikem ohrožujícím projekt je správné sepsání projektové žádosti. Je to riziko naprosto zásadní, protože pravidla nejsou ve všech případech jasně určená a co hůř, jsou měněna v průběhu vyhlášení. Nejasná formulace některých podmínek a možnost jejich různé interpretace jsou pro zpracovatele žádosti velmi nepříjemným oříškem. Mezi základní podmínky udržitelnosti patří podmínka zachování plné funkčnosti vybudované infrastruktury po dobu minimálně 5 let, v tomto případě tedy do roku 2017. Proto je nutné zajistit dostatečně nosný, odpovídající lidské kapacity a financování. Odborný je od roku 2008 hotov s tím, že bude podléhat každoročně průběžné revizi, tak aby akcentoval aktuální dění v oblastech uvedeného výzkumného zájmu. V rámci StartUp grantu se předpokládá výchova cca 15 PhD studentů, kteří jsou především z okolí Mostu. Tím by měly být pokryty požadavky na mladé perspektivní odborníky i s ohledem na pokračování výukových aktivit v období udržitelnosti. Samostatnou kapitolou je financování v období udržitelnosti. Jeho základem je dlouholetá spolupráce s výrobními podniky. Lze očekávat, že z této oblasti bude získáváno cca 25% potřebných výnosů. Zhruba 30% výnosů lze očekávat na základě dlouhodobých zkušeností z účelové podpory od Technologické agentury. 15% a výhledově i více lze očekávat z ů podpory vyhlašovaných EU. Zbývajících 30% bude pokryto z institucionálních prostředků. Celkové náklady na provoz centra jsou v roce 2013 kalkulovány na 73 mil Kč. Závěr Připravované centrum UniREC, vzhledem ke své odborné náplni, personálnímu obsazení, spoluprací s nejvýznamnějšími subjekty v daném oboru (VŠCHT a ÚCHP AV ČR) a vazbě na výrobní infrastrukturu, má všechny předpoklady pro to, aby se stalo prestižním evropským pracovištěm v oblasti rafinérsko-petrochemického výzkumu a souvisejících oborů. 1106