The master thesis deals with a proposal to revitalize the former lignite mine in Kyjov, Czech Republic, which belongs to a brownfield sites. The goal is to propose possible use of the area, which is currently largely without effective utilization. I have divided the monitored area to four locations, due to the size of area. Every location has got different proposed use. In each location will be evaluated the new usage due to their surroundings and its possibilities. At the end, evaluation of the entire project is done.

L'objectiu d'aquesta Tesi Doctoral ha estat l’establiment de la caracterització i variabilitat de la fracció orgànica i inorgànica dels materials organògens d'edat garumniana del sector central del Pirineu Català, així com les associacions organo-minerals, la valoració de les fàcies organògenes com a possibles roques mare de hidrocarburs i l'aproximació al seu medi deposicional. Els materials estudiats formen part de l'unitat estructural del Pirineu Català, corresponents al tram inferior de les seqüències garumnianes d'edat Maestrichliana, compreses en el tram organogènic de la Formació Tremp en les zones de: Berga (en l'unitat al.lòctona del Mantell Inlerior del Pedraforca) corresponent a les denominades informalment: “Fm. Margues de Perles”, “Nivell Cementos” i “Membre Margues de Sant Corneli”), Tremp (en la Conca de Tremp en l'unitat de mantells intermitjos) i Àger (unitat sudpirenaica). Les tècniques analítiques emprades han estat: a) microscopia òptica: de transmissló, de reflexió amb llum blanca (qualificació de la fracció orgànica i inorgànica, anàlisi maceràtica i mesura de la reflectància) i llum blava violada (qualificació de la fluorescència). Les dues darreres tècniques ens permetran determinar el grau evolutiu de la matèria orgànica, b) microscopia electrònica de raslreig: ens ha permès diferenciar les lasses orgàniques i inorgàniques, les seves morfologies i mesures, el reconeixement del seu quimisme ha possibilitat establir associacions organo-minerals. c) difracció de raigs X: per la determinació i caracterització de la fracción inorgànica associada a la orgànica, i quantificar les classes cristal.lines presents. d) espectroscòpia Mössbauer: emprada en la determinació de les posicions cristal.loquímiques dels àtoms de ferro per a correlacionar-lo amb la maduresa de la fracció orgànica, e) tècnica de piròlisi (“rock-eval”): ens ha informat sobre el tipus i evolució de la matèria orgànica i la seva possiblltat de generar hidrocarburs. La fracció orgànica reconeguda és fonamentalment húmica, amb absència generalitzada d'algues. Està constituïda per macerats de tipus: VITRINITIC (felinita; col.linita; telocol.linila; gelocol.linita; desmocol.linita i corpocol.linita; i vitrodetrinita); LIPTINITIC (cutinita, suberinita, fluorinita, resinita, esporinilas: pol.len i espores, bitominita, liptodetrinita i restes de liplinita algal) i INERTINlTIC (semilusinita, tusinita, macrinita, micrinita, esclerotona i inertodetrinita): ademés de terpentinita i exudatinita. Dins del grup de la Iiptinita cal destacar la nombrosa variabilitat de cossos resinítics fluorescents determinats en el Mb. Sant Corneli i en la Fm. Tremp, els de color groc-verd els atribuïm a coníferes i els taronja a angiospermes. La distribució de la matèria orgànica en els tres sectors depén de les fluctuacions que esdevenen en el medi deposíconal. Les zones Berga i Tremp contenen una fracció orgànica significativa, mentre que en Àger és poc representatiu. Aquests macerals no estroben aïllats sinò que s'associen amb d'altres de diferent grup i/o fracció inorgànica. A partir de l'anàlisi maceràtica hem establert els tipus d'associacions següents: a) nivells orgànics: Tipus I o vitro-inertinílic i TIpus II o inerto-vitrinílic. b) nivells inorgànics: Tipus III o carbonàtic; Tipus IV o argiles i Tipus V o pirític. Des del punt de vista de maduresa o estadi de transformació tèrmica de la matèria orgànica garumniana establim que la reflectància de la vitrinita té un comportament regular en totes les series analitzades. Els paràmetres mesurats permeten definir dues poblacions: a) vitrinites amb reflectància (R) mitja de 0,35 %: corresponen a les mesurades en nivells fonamentalment inorgànics. b) vitrinites amb reflectància (R) mitja de 0,45 %. Aquesta correspon a les mesurades en els nivells fonamentalment orgànics o carbonosos. A la zona de Tremp aquestes vitrinites han presentat valors de R mitja de 0,44 %, a la zona de l'Alt Berguedà la R mitja ha estat de 0.45 %, i finalment al sector d'Àger la R mitja ha estat de 0.42 %. Aquests valors ens situarien en un estadi evolutiu de diagènesi, el qual queda corroborat pels colors de fuorescéncia (grocs i verds fonamentalment) dels macerals liptinítics. Mentre que els valors de reflectància inferiors en els nivells carbonàtcs podrien explicar-se per la menor efectivitat del gradient geotèrmic sobre les restes vegetals originals, motivat per un "efecte curt-circuit” d'aquests nivells carbonàtics que impedirien la seva total evolució. El gradient geotèrmic que ha actuat sobre les restes vegetals originals ha tingut un comportament diferencial segons la natura del nivell que els conté. Un altre paràmetre necessari per classificar els carbons en el seu estadi evolutiu és el poder calorífic superior sobre combustible sec, en el nostre cas té valors superiors a 24 Mj; aquest valor, conjuntament amb els valors de reflectància de la vitrinila (<0.50%) ens permet classificar els nivells orgànogens garumnians com a carbons sub•bituminosos. Tanmateix, el paràmetre geoquímic de maduresa, obtingut per piròlisi rock-eval, de temperatura màxima té un comportament homogeni en els materials garumnians, oscil.lant al voltant dels 430ºC. El conjunt de mostres estudiades ens queda situat a l'àrea límit entre la zona inmadura i la de generació de petroli, al voltant de l'anomenada "finestra del petroli”. Els valors corresponents a COT, S, S(p), IH i IP els considerem merament indicatius, perquè tenen valors fora de l'escala del mètode, atesa la seva natura carbonosa per la qual el calibratge d'aquest mètode no està preparada. El conjunt de paràmetres determinats ens fa que considerem els materials garumnians com a potencials generadors d'hidrocarburs tipus gas en el cas que haguessin estat sotmesos a una major temperatura i/o pressió a nivells d'enterrament aproximadament superiors a 2.500 metres. La fracció inorgàrica determinada es troba en mig de la fracció orgànica (dispersao reblint cavitats cel.lulars) o bé concentrada en llits de diterent potència. El temps de formacó i la seva composició és variable i es relacionen amb l'ambient deposicional. Establim que aquesta té una distribució força monòtona i uniforme en les tres àrees i està constituïda per: siIicats (minerals d'argila: caolinita, il.lita i clorita; i quars), sofre orgànic, sulfurs (pirita), carbonats (carbonat càlcic) i sulfats (iarosita i basanita). La fracció carbonàtica és la fonamental (majoritària i més abundosa). Els carbonats localitzats en aquest estudi son propis d’un ambient d'aigues dolces, precipitats en el propi medi deposclonal que originà la torbera on tingué lloc la gènesi de la matèria orgànica. Tan sols els carbonats de la Formació Perles i Nivell 'cementos' els hi atribuim un origen marí i salobre respectivament. L'anàlisl per espectroscòpia Mössbauer ens ha permès corroborar el contingut de la fracció inorgànica rica en ferro i determinar l'oxidació natural que es produeix en algunes mostres corresponents d'una antiga mina a cel obert. Els materials inorgànics garumnians han patit un grau de transformació lleu. Els minerals de l'argila han estat sotmesos a una fase diagenètica amb prou força que ha provocat la desaparició de l’esmecita, però no ha tingut la potència suficient com per a transformar la caolinita en il.lita. Aquest darrer canvi a l’igual que el de caolinita a clorita han estat puntuals i poc significatius. Les il.lites determinades en els materíats garumnians es troben feblement cristal.linitzades. La baixa proporció d'ankerita ens indica una pobre transformació del carbonat càlcic. A les zones de l'Alt Berguedà i de Tremp hi ha correlació diagenètica entre la fracció argilosa (desaparició de les esmectites) i la matèria orgànica (reflectància 0.40-0.50%). A la zona d'Ager no s’ha pogut establir aquesta correlació per la manca de fracció argilosa. Tanmateix, establim amb el baix índex de cristal.linitat de l'il.lita que es correspon amb el baix grau evolutiu dels materials analitzats, els quals han patit pressions litostàliques poc importants, fet que també és fa patent en l'ànalisi d'espectroscòpica Mössbauer, on hem evidenciant la baixa proporció de transformació de carbonat càlcic en ankerita i la feble evolució orgànica (baixa reflectància de la vitrinita i colors de fluorescència poc intensos). Cadascuna de les anàlisis realitzades ens ha permès caracteritzar progressivament tots els nivells que formen els materials estudiats i establir les fases més representatives: inorgàniques constituïdes exclusivament per matèria mineral (Iutílic-margoses i carbonàtiques); mides formades per matèria orgànica i inorgànica (Iutilico-margoses organògenes, carbonàtiques amb partícules orgàniques i calcàries organògenes); i organògenes (vitré, claré i fusé). En l'aproximació al medi deposicional establim que el Mb. Sant Corneli i la Fm. Tremp presenten petites variacions al llarg del temps, com a resultat de canvis en els factors ambientals. En general, el medi deposicional que les originà era ric en calci i es tractaria d'una torbera pantanosa d'aigues dolces, on hi havia una bona preservació de teixits llenyosos i fluctuacions del nivell d'aigua que varen provocar l'existència de diferents episodis orgànics i d'altres d'inorgànics. Les condicions climàtiques, propies d'un clima humid i subtropical, afavoririen l'abundància d'angiospermes, arbres amb troncs gruixuts, i boscos de coniferes (taxodiaceae), riques en diferents tipus de resinites. La fluctuació de l'alcalinitat en les condicions ambientals provocarien una proliferación de bacteris sulfato-reductors. Els interbancs inorgànics indiquen episodis en els que la torbera deixa d'actuar, prescindint de la presència de matèria orgànica i dominant la formació de minerals. En ambdúes conques -Berguedà i Tremp- es produeix un increment de la fracció inorgànica cap a sostre del dipósit per acabar finalmenl en nivells totalment inorgànics. Aquest esdeveniment indica un trencament de l'equilibri que fins llavors es mantenia entre la formació de carbó i la subsidència de la conca de sedimentació on es constituia. La similitud de tots els paràmetres en els tres sectors estudiats suggereix que en el moment de la seva constitució formaven part d'una única conca sedimentària, possiblement emplaçada molt més al nord. / This Ph.D. Thesis studies the bottom of Garumnien deposition sequence, specifically Tremp Formation, in Central Pyrenean: Berga, Tremp and Ager areas. Organic matter is humic from terrestrial plants, with five resinite groups. Its origin is probably related to their botanical properties and pre- and post-depositional conditions. lnorganic matter of sediments are carbonates; a wide range of accessory are sulphides, silica and clay minerals (kaolinite, iIIite and chlorite). Some minerals could be detritals, while pyrite and some kaolinite are early authigenic; infilling cell lumens or replacing cell walls. Pyrite may be also epigenic. Maturity and source rock potential of organic rich beds in the Garumnian sequences have been investigated using reflected light microscopy. The results have been compared with other maturity parameters (rock-eval, calorific value and diagenetic mineral matter). The vitrinite reflectance (Ro 0.35-0.45%) and the maximal temperature (430ºC) are low and homogeneous in all different areas. These values indicate the samples are rank from immature diagenetic state bordering mature, near to the oil window. There is a correlation between the diagenesis of mineral matter with the organic one. The parameters: calorific value major to 24 MJ and the vitrinite reflectance minor to 0.50% involve the rank classification of Garumnian coal with subbituminous. The macerals are not isolated; they are associated with others and with mineral matter in different proportions: produced by various paleo-environments of coal deposition related to the depth of water. In this study we distinguish five types of associations: vitri-inertinite, inerti-vitrinite, carbonate, argilite and pyrite. Usually these types are inter levels as the result of the different depositional environment depositonal. So you may establish that exist different interbedded the inorganic facies, mixed facies and organic facies. The macerals in the coal subbituminous indicate that the coal-forming peal is accumulated in a predominantly forest, moor swamp environment. The liptirite assemblage suggests that a subtropical and humid climate existed during depositional of the coal. The organic matter decrease within the sedimentary sequence to the uppermost deposits analysed. Paleoenvironments were similar in the Berga, Tremp and Ager areas, it is possible this were part of the same basin located more to the North.

Lipidy v půdě vykazují poměrně vysokou resistenci k biodegradaci, mohou proto tak zajistit informace o zdrojích organické hmoty a diagenetických procesech. Půdní organická hmota je vysoce heterogenní a vyskytují se v ní různé dynamické systémy. Vztahy mezi těmito systémy a molekulární strukturou ještě nejsou úplně známy. Analýza lipidů a bitumenu byla provedena u dvou vzroků (rašelina a lignit). Množství skupin sloučenin (volné uhlovodíky a volné ketony, vázané alkoholy, vázané mastné kyseliny, vázané -hydroxy kyseliny, volné dikyseliny a polycyklické sloučeniny) bylo idetifikováno pro oba vzorky a jejich distribuce byly určeny. GC/MS analýza volných a vázaných lipidů zjistila jejich různé zdroje během chemické degradace. Některé podobné znaky mohou být znakem uchovávání části vosků a suberinu z vyšších rostlin (dlouhé řetězce vázaných mastných kyselin). Velké rozdíly v molekulárním složení lipidů byly pozorovány mezi vzorky, dokládající význam studia lipidů z mladého sedimentu (rašelina) a starého (lignit).

This diploma thesis deals with the study of non-energy use of lignite. The main objective was to find an optimal recipe for the preparation of liquid and semi-solid (paste) hydrocolloids from the South Moravian lignite using the planetary mill and select the suitable dispersion medium with emphasis on possible use in agriculture. The used solutions were 10, 20 a 40 % w/w solutions of urea; 5, 10 a 15 % w/w solutions of citric acid; 1, 5 a 10 % w/w solutions of potassium chloride and deionized water. The best weight ratio for the preparation of lignite hydrocolloids is 1 part of lignite and 2 parts of the solution. The next part of this work is the isolation of humic acid from lignite hydrocolloids. The weight of isolated humic acids and amount of ash were compared to the used lignite hydrocolloids. Rheological behavior, particle size distribution, stability and thermal stablity of prepared lignite hydrocolloids were investigated. Correlation microscopy was used for determining elemental composition of selected location in the sample of lignite hydrocolloid.

This work deals with the study of organic matter in the South Moravian lignite using the available physico-chemical methods and the results obtained are eventually considered for non-energy applications of lignite. Lignite organic matter was studied by degradation methods, which included CuO oxidation, thermochemolysis with TMAH and DFRC method. Special attention was paid to the lignite oxidation with hydrogen peroxide, which was carried out under different reaction conditions (time and temperature). Thermal degradation was performed in an inert atmosphere in order to observation of chemical change of lignite (including lignite after extraction with chloroform, demineralised lignite, remineralised lignete) during pyrolysis by means of various methods, especially TG-FTIR for analysis of gaseous products and FTIR for analysis the residual lignite after pyrolysis. Further, water-soluble fractions from lignite were characterized, particularly in terms of the content of organic substances.

Jihomoravský lignit pocházející z dolu Mír v Mikulčicích, Lignit s.r.o. byl přesítován a vybraná frakce byla modifikována tzv. mokrou cestou pomocí dvou oxidačních (HNO3, H2O2) a dvou „amfifilních“ (kyselina octová, kyselina citronová) činidel. Alkalickou extrakcí byly získány jak huminové kyseliny z neupraveného tak předupraveného lignitu (tzv. regenerované huminové kyseliny). Na základě výsledku elementární analýzy byly vypočítány C/O a C/H poměry, které společně s FTIR spektry podaly informaci o stupni alifaticity/aromaticity a dále o stupni oxidace organického uhlíku. Pomocí vysokoúčinné vylučovací chromatografie byla stanovena distribuce velikosti huminových agregátů. K objasnění procesů probíhajících v povrchové vrstvě bylo proměřeno povrchové napětí studovaných roztoků vzorků. Získaná data byla proložena Szyszkowského rovnicí a obdržené parametry poukázaly jak na povrchovou aktivitu jednotlivých huminových kyselin tak i na povahu molekul zodpovědných za snižování povrchového napětí. Pro vzájemnou korelaci dat získaných výše zmíněnými metodami byl použit Pearsonův korelační koeficient.

Within the framework of this diploma thesis, the sorptive capability of a lignite as a natural adsorbent was applied on an aqueous solution of pentachlorophenol. The aqueous solution of this substance, which is very dangerous for the environment, was prepared in various concentration ranges according to reached solubility. The solubility is noticed in different literatures variously and then is not applicable. That is why it was necessary to find out the ”real“ solubility. The aqueous solution of pentachlorophenol of given concentration was subsequently put to adsorption with exactly defined quantity of the lignite and as a result the adsorptive isotherms were obtained. These isotherms represent the adsorption capability in dependence on the adsorption duration, quantity of used lignite and concentration of pentachlorophenol solution. By the adsorption with duration longer than one hour, the quantity of adsorbed PCP does not increase markedly.

Sorption of quaternary metal ions (Pb2+, Cu2+, Cd2+ and Zn2+) was carried out on lignite from the South Moravia. Following experiments were tested: kinetic sorption, dependence of sorption on pH, initial concentration, temperature, effect of electrolytes (KNO3 and NaCl) and desorption in deionized water. Sorption studies was carried out in quaternary mixtures and in the case of inicial concentration effect additional in a single-component solution. The batch sorption experiments was used. Sorption time was 24 hour, although concentration of ions was a near equilibrium after two hour. As the optimal pH was determined pH 5. The order of affinity by lignite was obtained Pb >> Cd > Zn > Cu for the sorption of metals in the single-component solution and the order was Pb > Cu > Zn > Cd for the sorption of mixture of metals. The maximum adsorptium capacities from single solutions were for Pb 97,82 mg/g, Cd 60,34 mg/g, Zn 49,88 mg/g and Cu 30,28 mg/g and in the case of ones from mixture solutions were for Pb 39,03 mg/g, Cu 25,94 mg/g, Zn 15,21 mg/g and Cd 5,18 mg/g. Experimental data have been analysed using Langmuir and Freundlich model. Thermodynamic values H°, S° and G° were calculated. Desorption test showed that desorption efficiency is 0–3 %. NaCl had the greatest influence on sorption from electrolytes. On the basis obtained results we can say that metals are binding to lignite in particular due to chemical interactions. Lignite is s suitable as a sorption material for metal ions especially in the field of low concentrations.

This Master’s thesis deals with isolating carbon nanoparticles from South Moravian lignite using "green" – environmentally friendly methods. This method consists of mechanical-chemical-thermal stressing of lignite using ultrasound, hydrogen peroxide and high temperatures. This work aims to develop recommendations on coal as a source of carbon nanoparticles and based on these recommendations, to design procedures for isolating nanoparticles from South Moravian lignite using environmentally friendly methods. The identified procedures were designed to meet carbon-based particles with an oxidized surface. From the results we can deduct that it is possible to use South Moravian lignite for the preparation of carbon nanoparticles. However, it will be necessary to modify the process further and also to optimize the purification of the obtained particles.

This thesis deals with various physical-chemical aspects of agricultural and environmental applications of the South Moravian lignite. The main attention was paid to the behavior of lignite in an aqueous environment and the application potential of lignite as a cheap, effective and universal sorbent. In the experimental part of the thesis, aqueous extracts of lignite were characterized in detail (by measurement of pH, conductivity, and by the qualitative and quantitative determination of inorganic constituents). The high sorption affinity towards polar (cationic dyes) and nonpolar compounds (petroleum products) was confirmed experimentally. At last, simple methods of the laboratory preparation of lignite granules was designed and optimized. The main aim of this part was to combine the unusual sorption properties of lignite with an improvement of the end-use properties of the product (user-friendly handling, controlled release of the lignite into the aqueous environment, etc.). The thesis represents a complex compilation of the results of pilot experiments which represent the starting point of detailed future works focused on the non-energetic application of this valuable natural material.