Stovky tun benzenu v životním prostředí a měsíc na řešení: Jak vědci z VŠCHT pomáhali při havárii v Hustopečích

Po havárii vlaku v Hustopečích nad Bečvou na konci února 2025 unikly do životního prostředí stovky tun benzenu, což z události učinilo jednu z nejzávažnějších ekologických havárií posledních let. Sanační společnost Dekonta proto oslovila odborníky z VŠCHT Praha, kteří během několika dní sestavili mezioborový tým a zapojili se do hledání řešení. Vědci prováděli laboratorní testy, ověřovali možnosti odstraňování benzenu z vody a pomocí modelování posuzovali účinnost i bezpečnost různých sanačních postupů. V rozhovoru se doktor Václav Durďák vrací k práci pod mimořádným časovým tlakem i k roli vědy při rozhodování v terénu.

VŠCHT / Vojtěch Masojídek: doktor Václav Durďák

Vzpomínáte si na moment, kdy jste se o havárii dozvěděl? 

Vzpomínám si na to poměrně přesně. Byli jsme zrovna na kurzu vzorkování ve vojenském prostoru Hradčany. V jedné chvíli za mnou přišel kolega Jirka Kroužek s tím, že mu volali jeho bývalí spolupracovníci z Dekonty, která měla sanaci na starosti, a ptali se, jestli bychom byli schopni jim pomoct. Nejen s experimenty, ale i s odborným posouzením a modelováním. Ještě cestou zpátky do Prahy jsme začali obvolávat další kolegy z VŠCHT Praha, protože bylo jasné, že dle zadání bude nejlepší oslovit další odborníky naší univerzity. Prakticky v autě cestou ze vzorkování do Prahy (tehdy těsně před Velikonocemi) vznikla spolupráce mezi Ústavem chemie ochrany prostředí (FTOP) a Ústavem organické technologie – Product Design Lab (FCHT). Bylo zřejmé, že času je málo a bude potřeba začít hned. 

Co z chemického hlediska dělá benzen tak problematickou látkou? 

Je to souhra několika vlastností najednou. Benzen je toxický, karcinogenní (zasahuje do krvetvorby), poměrně dobře rozpustný ve vodě a zároveň těkavý. To znamená, že se rozpouští do vody ve zvýšené míře v porovnání s jinými aromáty. Zároveň při jakékoliv manipulaci s vodou se může odpařovat do vzduchu. K tomu je potřeba přičíst jeho hořlavost a schopnost vytvářet výbušné směsi již od 1,2 % objemových ve vzduchu. Jakákoli manipulace s vodou s rozpuštěným benzenem nebo zeminou obsahující benzen je velké fyzikální, zdravotní a environmentální riziko. Technici řešící sanaci museli proto chodit s protichemickými obleky a později s obličejovou maskou. 

Jakou roli v celé situaci sehrál váš tým? 

Naší rolí bylo dodat data a zároveň pomoci s rozhodováním. Testovali jsme možné způsoby, jak benzen z vody odstranit, a zároveň jsme vystupovali jako odborný garant a backup pro některá rozhodnutí. Sanační firma totiž musela čelit mnoha různým tlakům a myšlenkám a nápadům. Někdy dobrým, jindy špatným. Jako třeba když někoho napadlo benzen z vody stripovat vzduchem. To s ohledem na výbušnou povahu benzenu ve vzduchu není dobrý nápad. Fungovalo to tak, že my jsme generovali experimentální výsledky a kolegové z Product Design Lab (PDL) pod vedením docenta Jiřího Trejbala na základě těchto dat i z dostupných databází stavěli modely. Modelovaly se různé scénáře postupu, ať již stripování vodní parou, extrakce, adsorpce, nebo i ono problematické stripování vzduchem. Data z modelů pak sloužila jako podklad pro naši argumentaci při prosazování vhodného řešení. 

Jak se liší taková práce od běžného výzkumu? 

V běžném výzkumu si můžete dovolit věci zkoušet, vracet se k nim, měnit postup. Tady to nešlo. Bylo potřeba navrhnout experiment tak, aby fungoval hned, protože nebyl prostor na opravy. Sanační firma potřebovala výsledky z testů co nejdříve. Kromě bezpečnosti byl důvodem zejména tlak na ekonomickou stránku sanace. Od začátku bylo totiž zřejmé, že cena sanace bude vysoká a kterékoliv znečištění je ekonomicky výhodnější řešení v koncentrované podobě v malém objemu než difuzní znečištění ve velkém objemu. Proto jsme začali pracovat ještě předtím, než byla formálně uzavřená smlouva. Smluvně jsme se museli zavázat k odevzdání výsledků v určeném rozsahu. Právě rozsah testů a krátké časové období byl největší stresující faktor. Bez započtení testů ještě před podpisem smlouvy bychom asi všechny testy dle stanoveného rozsahu nestihli. Mezi týmem VŠCHT a zadavatelem panuje dlouholetá důvěra ve spolupráci, a tak jsme věřili, že i bez podepsané smlouvy se můžeme spolehnout na dodržení platebních podmínek za testy. Stejně tak se objednatel mohl spolehnout na nás, že uděláme maximum a splníme slíbené dle domluveného rozsahu. Do toho bylo nutné obstarat spotřební materiál pro testy, nastavit a ověřit metodiku... Upřímně, bylo to intenzivní období. Rozhodně to ale stálo za to. 

Ve vašem příspěvku na LinkedIn zmiňujete stovky analýz během jednoho měsíce. Co to znamenalo v praxi? 

Znamenalo to v podstatě dvousměnný provoz laboratoře a potřebu držet konzistentní postup. V případě těkavé látky, jako je benzen, je každý detail důležitý. Stačí drobná chyba při manipulaci a výsledek může být zkreslený. Minimalizace chyb je při hodnocení účinnosti na základě zbytkové koncentrace v roztocích zcela zásadní. Velká část práce tak nebyla jen samotné měření, ale nastavení konzistentního pracovního postupu ve velmi krátkém čase. Zásadní bylo nalézt, zoptimalizovat a poté dodržovat všechny jednotlivé kroky od přípravy modelové vody přes její dávkování, provádění samotného testu, následného odběru vzorku. Toto se snadno dodržuje u zaběhnutých standardních operačních postupů, ale u nových postupů je to vždy psychicky náročnější na soustředění, než dojde ke zautomatizování všech kroků. 

Ve vašem popisu zaznívá i improvizace. V čem konkrétně? 

Museli jsme řešit věci, které v běžném laboratorním režimu neřešíte. Ukázalo se například, že některé standardní nádoby nebo postupy nejsou pro práci s benzenem vhodné, například nám vlivem vysoké rozpustnosti benzenu implodovalo laboratorní nádobí, které jinak pro práci s VOCs (Volatile Organic Compounds, tedy těkavé organické látky) používáme. Bylo potřebné najít adekvátní náhradu výroby modelové vody jiným způsobem. Dále bylo nutné upravit způsob dávkování modelových vod do experimentálních nádob, nebo upravit odběry vzorků pro analýzu. Odběr vzorku vody při extrakčních testech jsme prováděli v tomto případě skrze stěnu experimentální nádoby v místě, kde nehrozila kontaminace vzorku extrakčním činidlem. Pokud bychom odebírali vodu skrze hladinu extrakčního činidla na hladině vody, riskovali bychom zkreslení výsledků v řádu desítek procent. Nejdřív bylo vše čistá improvizace za běhu, postupně jsme vyladili metodiku a v určitou chvíli jsme s odladěným postupem změřili konzistentní dataset. 

Jak vypadalo samotné řešení v terénu? 

Sanační firma navrhla na místě izolaci pomocí Larsenových stěn a následně intenzivně čerpat podzemní vodu i volnou fázi benzenu z hladiny podzemní vody. Ve vrtech, kterých vzniklo velké množství, se střídalo čerpání fáze benzenu z podzemní vody. Zároveň se čerpalo dostatečné množství podzemní vody tak, aby vznikl dekompresní kužel v celé ohraničené oblasti. Cílem bylo udržet kontaminaci na co nejmenším území a zabránit jejímu šíření mimo vytyčenou oblast. Voda se čistila pomocí tzv. metody „pump and treat“, tedy odčerpáním a čištěním mimo podzemí (pozn. v současné době jsou na lokalitě již aplikovány kromě čerpání též in-situ metody). Nejvíce kontaminovaná voda se v prvních dnech vozila cisternami zpět do DEZA, kde ji DEZA dále zpracovávala svými interními postupy. V tuto chvíli ještě nebylo přesně jasné, kolik benzenu se přesně zasáklo, neboť nebylo známé množství benzenu, který shořel a odtěkal. Právě v tomto období probíhaly čilé diskuse ohledně možných řešení. 

Jaké metody jste vy nebo sanační firma zvažovali pro odstranění benzenu? 

V podstatě bylo zřejmé, že není možné takový rozsah řešit in-situ a je nutné benzen z vody separovat. Hlavní uvažované směry separace byly dva. Adsorpce nebo extrakce, případně jejich kombinace. Zároveň bylo ve hře i parní stripování. Bez dostatečného zdroje páry a energie to však nebylo v případě polních podmínek aplikovatelné řešení. Proto jsme zvažovali kombinaci extrakce a adsorpce na aktivní uhlí (AU). Extrakci jsme chtěli původně předřadit AU, protože dle předpokládaného množství benzenu ve vodě panovala obava, že i přes použití maximální kapacity filtrů s AU použitelných v podmínkách sanace bude kapacita filtrů rychle vyčerpána a bude nutná častá obměna filtrů, což povede k významnému navýšení rozpočtu sanace. Předřazením jednoduchého extrakčního zařízení mělo dojít k odlehčení zátěže filtrů s AU. V rámci extrakčních experimentů jsme proto řešili nejen účinnost samotnou, která nemusela být co nejvyšší, ale zejména to, aby samotné extrakční činidlo bylo co nejvíce šetrné k životnímu prostředí. Počítali jsme s tím, že by mohlo dojít např. k jeho úniku, tak abychom nezpůsobili další ekologickou zátěž. Zároveň jsme v laboratoři testovali alternativní (levné) sorpční materiály, které by bylo možné použít podobným způsobem jako předčištění před filtry s AU.

VŠCHT / Vojtěch Masojídek: doktor Václav Durďák

Proč se uvažovalo o kombinaci metod a proč se nakonec vybrala pouze adsorpce na aktivním uhlí? 

V principu jde v obou případech o oddělení kontaminantu z vody. U adsorpce ho zachytíte na povrchu materiálu, u extrakce ho převedete jinam. Prakticky se ty přístupy doplňují. Často dává smysl kombinace, kdy jedna technologie odstraní většinu znečištění a druhá slouží jako dočištění. Filtry s AU byly na lokalitu nainstalovány nakonec relativně rychle, aby se voda mohla tímto způsobem začít čistit co nejdřív. Během prvních týdnů čerpání skrze filtry a měření koncentrací vstupní vody se začalo ukazovat, že koncentrace benzenu se postupně a relativně rychle snižují a že do podzemní vody uniklo na 200 tun benzenu. Nenaplnil se tak nejhorší scénář s 400 tunami benzenu uniklého do horninového podloží a podzemní vody. Tou dobou jsme už odevzdávali naše výsledky z laboratorního testování, které se opíralo kromě adsorpčních a extrakčních testů též o poloprovozní měření na komerční extrakční jednotce v Nizozemí, kterou jsme pro ty účely plánovali na lokalitu přivézt a provozovat jako kontejnerové řešení. To však už nebylo třeba. Při odevzdávání výsledků našich laboratorních testů i modelů z PDL už ale bylo totiž víceméně jasné, že samotné čištění na aktivním uhlí je při daných vstupních koncentracích dostatečné i samostatně a přidávat další technologie není ekonomicky rentabilní. 

Jak důležitou roli hrálo modelování? 

Zásadní. Laboratoř vám řekne, že něco funguje. Model vám řekne, jestli to bude fungovat i v reálném měřítku. Modelovali jsme například potřebné objemy, počty kroků nebo velikost teoretického extrakčního zařízení a jeho uzpůsobení (např. vagon s míchadly a vagon jako usazovák). Zároveň bylo možné díky tomu odhadovat potřebná množství činidel, energie na provoz a díky tomu bylo možné rozhodnout, jestli má smysl danou technologii vůbec nasazovat. Model potvrdil, že pro odstranění benzenu z vody je možné využít extrakci jako samostatnou technologii. Model počítal navíc s možností regenerace extrakčního činidla přímo na lokalitě. Data z modelů zároveň sloužila při rozhodování o dalších technických možnostech, jako je stripování vodní parou, případně i stripování vzduchem. Za mě je modelování jednoznačně neoddělitelnou součástí rozhodování o vhodnosti různých technických řešení. Modelování opírající se o reálná naměřená data nebo model validovaný na změřených datech s reálnou vodou by měl být standardem rozhodování při použití jakékoli technologie. 

Jak probíhala spolupráce s firmou Dekonta? 

Probíhaly fyzické schůzky i konferenční hovory s různými zástupci firem. Na základě našich výstupů a modelů jsme se vymezovali vůči různým někdy i velmi nepraktickým nápadům pocházejícím ze všech směrů. Dekonta si od nás například vyžádala odborné stanovisko v případě, že by ji konkurenční firmy nutily jít do řešení, které jsme měli z modelu spočítané, že nedává smysl, nebo že je přímo nebezpečné. Kromě těchto formálních výstupů probíhala komunikace průběžně většinou telefonicky, neboť hlavní řešitel byl stále na lokalitě v Hustopečích. Sdíleli jsme data, vysvětlovali výsledky, diskutovali možnosti. Pro nás nejcennější na spolupráci bylo, že na druhé straně byl někdo, kdo chtěl najít technicky a environmentálně správné řešení. To není vždy samozřejmé. Někdy je to otázkou minimalizace nákladů i za cenu nevratných škod na životním prostředí. Takže v tomto ohledu byla naše spolupráce s Dekontou a hlavně jejím řešitelem, doktorem Ondřejem Lhotským, bezvadná. V takové společnosti spolupráce funguje dobře. Doktor Lhotský nám letos přijel přednášet studentům na terénní kurz vzorkování o celé sanaci v Hustopečích. Tyto dlouhodobé vazby jsou, věřím, tou nejlepší ukázkou fungování spolupráce.

Co pro vás bylo během té práce nejtěžší? 

Kombinace tlaku a odpovědnosti. Bylo potřeba rozhodovat rychle, ale zároveň správně. Nešlo si dovolit udělat chybu, a pak se vydat jiným směrem. Do toho jsme museli odložit naši běžnou práci, kterou bylo potřeba dohánět později. Bylo to náročné mentálně i fyzicky pro všechny, ale vlastně na to dodnes vzpomínám rád. 

VŠCHT / Vojtěch Masojídek: doktor Václav Durďák

Co jste si z této zkušenosti odnesli? 

Potvrdilo se nám, že jsme schopni rychle reagovat a fungovat skvěle jako tým. Jsem velmi pyšný na celý tým, který se na akci podílel. Nikdo ani na chvíli nezaváhal a bral to víceméně jako své poslání. To mě velmi těšilo. Též se mi opět potvrdilo, jak důležité je propojení univerzit s praxí. Bez spolupráce s lidmi z terénu by naše práce nedávala smysl. A naopak bez experimentálních dat a modelů by byla rozhodnutí v terénu výrazně složitější, nebo v některých případech, jak jsme i na vlastní kůži zažili, třeba přímo nesprávná. 

Je podle vás český systém na podobné havárie připravený? 

Z odborného hlediska ano. Existují firmy a lidé, kteří dobře vědí, co dělat, a odvádějí velmi dobrou práci. Problém je spíš v rovině rozhodování a koordinace. Tam se bohužel často míchají různé zájmy a tlaky, které mohou celý proces komplikovat. Může jít o vliv politický, finanční, nebo dokonce ego. 

Udělal byste dnes něco jinak? 

S informacemi, které jsme měli později k dispozici, bych toho uměl udělat jinak mnoho (smích). Asi bychom nemuseli některé testy vůbec realizovat (smích). Ale jinak za dané situace myslím, že jsme dělali maximum poctivého vědeckého řemesla, abychom přispěli svojí troškou ke zdolání této bezprecedentní havárie. Samozřejmě vždycky se dá něco vylepšit, ale v té situaci bylo potřeba rychle reagovat a udělat maximum s tím, co máme k dispozici. A to jsme, věřím, zvládli dobře. 

Jaký je to pocit, vést studenty, kteří se z univerzitních lavic dostali k řešení reálné krizové situace ohrožující přírodu i zdraví lidí? 

Skvělý. Mimořádně pozitivně vnímám fakt, že Ondřej Lhotský našim studentům v rámci terénního kurzu vzorkování přednášel. Zároveň spolupracujeme i s jinými firmami a ty reálné problémy jsou nejen nejzajímavější, ale studenty též nejvíce motivují ve studiu. Je to dle mého názoru jeden z jejich studijních motorů (aspoň těch našich FTOP studentů). Firmy, se kterými na kauzách děláme, jsou často ty stejné, kam naši absolventi odcházejí. Takže to propojení univerzita– firma má velmi silný potenciál spolu vychovávat absolventy, kterým následně rovnou nabízí pracovní pozice. Je to určitě příjemnější pro všechny strany, když taková spolupráce roste organicky. Kromě firmy Dekonta máme z ústavu 240 absolventů na MŽP, ČIŽP, v CHMU, též ve firmách zabývajících se cirkularitou a environmentálním poradenstvím. Čím více firem a lidí se srdcem na správném místě kolem sebe máme, tím příjemnější je i celkové klima spoluprací samotné výuky a věřím, že i zdravější společnost. Na studenty působí velmi pozitivně, když vidí, že i po skončení studia se na nás absolventi rádi obrací s řešením problémů v praxi, a i my rádi využíváme jejich nově nabytých pracovních zkušeností, které mohou skrze přednášky předávat svým mladším (třeba budoucím) kolegům.