Platný od: 22.2.2017 OPIS ŠTUDIJNÉHO ODBORU ENVIRONMENTÁLNE INŽINIERSTVO
(a) Názov študijného odboru: Environmentálne inžinierstvo (anglický názov "Environmental Engineering") (b) Stupne vysokoškolského štúdia, v ktorých sa odbor študuje a štandardná dĺžka štúdia študijných programov pre tieto stupne vysokoškolského štúdia: Študijný odbor ENVIRONMENTÁLNE INŽINIERSTVO sa môže podľa Sústavy študijných odborov vydanej rozhodnutím Ministerstva školstva SR č. 2090/2002- skr. zo dňa 16. decembra 2002 študovať v: prvom stupni vysokoškolského štúdia (BC.) so štandardnou dĺžkou 3 roky druhom stupni vysokoškolského štúdia (Ing.) so štandardnou dĺžkou 2 roky Predpokladá sa, že absolvent ukončil prvostupňové štúdium v študijnom odbore Environmentálne inžinierstvo alebo v niektorom príbuznom študijnom odbore. Pre uchádzačov, ktorí ukončili prvostupňové štúdium v niektorom vzdialenejšom študijnom odbore, možno navrhnúť študijný program so štandardnou dĺžkou štúdia 3 roky. treťom stupni vysokoškolského štúdia (PhD.) (c) Obsah študijného odboru: (c1) Všeobecná časť Absolventi študijného odboru ENVIRONMENTÁLNE INŽINIERSTVO sú kvalifikovaní vykonávať podľa dosiahnutého stupňa: - Bakalár environmentálneho inžinierstva 1. stupeň - Environmentálny inžinier 2. stupeň - Environmentálny inžinier Philosophiae doctor PhD 3. stupeň Bakalár environmentálneho inžinierstva je spôsobilý aplikačne využiť základné teoretické poznatky zo študijného odboru Environmentálne inžinierstvo a súčasne je dostatočne pripravený v oblasti environmentálneho manažmentu, pozná bezpečnosť chemických a príbuzných technológií, riziká práce s chemickými látkami, nakladaním s odpadmi, vie sumarizovať základné environmentálne problémy pre inžinierske posudzovanie vplyvu technológií na stav životného prostredia. 1
Environmentálny inžinier je spôsobilý na základe komplexných znalostí zo študijného odboru Environmentálne inžinierstvo a príbuzných inžinierskotechnologických disciplín robiť aplikovaný výskum a vývoj, vypracovávať projekty na ochranu zložiek životného prostredia, podávať návrhy na optimalizáciu chemických, potravinárskych, energetických a poľnohospodárskych výrobných cyklov, spájaním základných znalostí z inžinierstva, chémie a biochémie, toxikológie, ekológie a mikrobiológie, s poznatkami o chemických a biochemických reaktoroch a jednotkových operáciách, so zreteľom na koncepciu trvale udržateľného rozvoja a kvalifikovane zastávať manažérske a riadiace funkcie v oblasti ochrany životného prostredia vo verejnom i súkromnom sektore. Environmentálny inžinier Philosophiae doctor PhD (Environmental Engineering Philosophiae Doctor PhD) - ovláda vedecké metódy výskumu a vývoja používané vo vednej disciplíne Environmentálne inžinierstvo pri štúdiu mechanizmov chemických premien anorganických a organických látok v zložkách životného prostredia a v ekologických subsystémoch, so zameraním na posudzovanie rizika na zdravie populácie a prirodzenú funkčnosť ekologických systémoch. Ovláda fyzikálno-chemické procesy využívané pri ochrane, modelovaní a vývoji nových bezodpadových technológií a technológií kontroly emisií do prostredia, v súčinnosti s koncepciou trvale udržateľného rozvoja spoločnosti. (c2) Opis prvého stupňa Absolventi odboru Environmentálne inžinierstvo (1. stupeň) dokážu analyzovať stav znečistenia zložiek životného prostredia, identifikovať chemické látky a ďalšie činitele spôsobujúce zhoršovanie stavu životného prostredia, sú schopní navrhovať technológie na ochranu ovzdušia, vody a pôdy, spracovania a recyklácie odpadov, posudzovať vplyv odpadov na životné prostredie. Absolventi odboru Environmentálne inžinierstvo majú znalosti o vplyve ionizujúceho žiarenia ne živé organizmy i celkový stav životného prostredia. Sú schopní riešiť jednoduché inžinierske projekty z oblasti ochrany životného prostredia, v kontexte chemicko-inžinierskych procesov, riadenia a automatizácie výrobných cyklov. Absolventi sa uplatňujú v rôznych odvetviach výrobného a spracovateľkého priemyslu vo verejnom i súkromnom sektore. Dokážu implementovať nové technické riešenia do prevádzkovaných technológií, zavádzať nové legislatívne predpisy a normy do celého cyklu ochrany životného prostredia. Vedia sa uplatniť na miestach manažérov, vývojárov a technológov. 2
Teoretické vedomosti (1. stupeň) Absolvent odboru Environmentálne inžinierstvo (1. stupeň) - získa a pochopí podstatné fakty o vlastnostiach a štruktúre chemických látok znečisťujúce prostredie, rizikových vlastnostiach látok a ich nepriaznivých účinkoch, - pozná analytické metódy stanovenia škodlivých látok, dôležité na hodnotenie stavu životného prostredia, - ovláda fyzikálne, termodynamické a chemické zákonitosti biologických a biochemických procesov prebiehajúcich v prírode, - primerane ovláda základnú inžiniersku teóriu, potrebnú na navrhovanie technologických zariadení pre ochranu prostredia a vypracovanie komplexných projektov ochrany životného prostredia, - je schopný pracovať s platnou legislatívou a normami, zameranými na ochranu životného prostredia. Praktické schopnosti a zručnosti (1. stupeň) Absolvent odboru Environmentálne inžinierstvo získa schopnosť - špecifikovať riziko pre ekologické zdravie, - hodnotiť riziko z pohľadu štruktúry a vlastností chemických látok a rôznych druhov žiarenia emitovaných do prostredia, - využívať predpísané metodiky a postupy pri analýze stavu životného prostredia, - prevádzkovať technologické postupy a chemicko-inžinierske procesy pri kontrole stavu znečisťovania prostredia, - spracovávať podklady pre komplexný projekt ochrany prostredia. Doplňujúce vedomosti, schopnosti a zručnosti (1. stupeň) Absolvent odboru Environmentálne inžinierstvo dokáže - prezentovať poslucháčom rôzneho profesného zamerania inžinierskotechnické problémy ochrany životného prostredia, 3
- pracovať ako člen vývojových tímov a tímov hodnotiacich stav životného prostredia, - udržiavať kontakt s pokrokom v danej oblasti poznania a rozvíjať vlastné profesné schopnosti. Vymedzenie jadra znalostí Nosné témy jadra znalostí študijného odboru Environmentálne inžinierstvo (1. stupeň) Nosné témy jadra znalostí sú viazané v 1. roku štúdia hlavne na matematika (matice, sústava lineárnych rovníc, reálna funkcia a jej vlastnosti, diferenciálny počet, integrálny počet, obyčajné diferenciálne rovnice, nekonečné rady) fyzika (kinematika a dynamika hmotného bodu a sústavy hmotných bodov, gravitačné pole, dynamika tuhého telesa, mechanika tekutín) všeobecná chémia (štruktúra hmoty, vlastnosti molekúl, skupenské stavy, chemické reakcie, chemická rovnováha, roztoky, odmerná analýza) anorganická chémia (vodík, kyslík, halové prvky, síra, dusík, fosfor, uhlík, kremík, kovy, anorganické materiály) biochémia a technická mikrobiológia (základné funkcie biochemických a mikrobiologických procesov v ekosystémoch) informatika ekonomické, právne a jazykové znalosti (ekonómia, základy manažmentu, environmentálna filozofia, právo, jazyky) Tieto znalosti budú tvoriť 3/5 ETCS kreditov študijného programu 1. roku štúdia. v 2. roku štúdia matematika (náhodné veličiny, odhady neznámych parametrov, testovanie štatistických hypotéz, korelačná a regresná analýza, numerické metódy) organická chémia (uhľovodíky, reakcie organických látok, heterocyklické zlúčeniny, amínokyseliny, sacharidy, lipidy, prírodné a syntetické polyméry) fyzikálna chémia (chemická termodynamika, elektrochémia, koloidika) energetické a materiálové bilancie tok tekutín (bilancie hybnosti a mechanickej energie tekutiny, doprava 4
tekutín, miešanie tekutín, filtrácia, fluidizácia) transport tepla (prestup tepla vedením, prúdením, sálaním, výmenníky tepla) separačné procesy (transport látky, destilácia, absorpcia, extrakcia) jadrová chémia a technológia (ochrana pred ionizujúcim žiarením) analýza a stanovenie chemických látok (kvantitatívna a kvalitatívna analýza) automatizácia priemyselných technológií fyzikálne princípy ochrany životného prostredia (globálne ekologické problémy, znečisťovanie atmosféry, materiálové a energetické bilancie, základné technologické a inžinierske princípy ochrany ovzdušia). 3. roku štúdia chemicko-inžinierske základy chemických technológií (jednotkové operácie, membránové procesy) inžinierstvo ochrany vôd a pôdy (úprava vody, zloženie odpadových vôd, čistenie dpadových vôd a spracovanie kalov, modelovanie a simulovanie procesov čistenia odpadových vôd, remediácia kontaminovaných pôd) environmentálna toxikológia odpadové inžinierstvo (spracovanie a recyklácia odpadov a likvidácia nebezpečných odpadov) inžiniersky projekt ochrany životného prostredia (posudzovanie vplyvu technológií na životné prostredie) inžinierske aspekty trvale udržateľného rozvoja (základné princípy priemyselnej ekológie so zameraním na vývoj nových máloodpadových technológií) záverečná práca(projekt) štátna skúška Bc. Ďalšie témy jadra znalostí študijného odboru (1. stupeň) Biotechnológie Technická mineralógia Hydrológia 5
Meteorológia Bioinžinierstvo Energetika Štátna skúška (1. stupeň) - obhajoba záverečnej práce (abstrakt v jazyku anglickom) - overenie spôsobilosti riešiť inžinierske problémy ochrany životného prostredia - skúška z oblasti poznania vymedzujúceho ŠO Environmentálne inžinierstvo (c3) Opis druhého stupňa Absolvent 2. stupňa vysokoškolského štúdia Environmentálneho inžinierstva získa komplexné znalosti pre potreby aplikovaného a základného výskumu, návrhu (projektu) pre posúdenie technologických vplyvov na kvalitu životného prostredia, modelovania a simulovania procesov znečisťovania prostredia, vplyvov ionizujúceho žiarenia, ochrany kvality vody, ovzdušia, pôdy, vývoj nových remediačných a recyklačných technológií, pre potreby s nakladaním s odpadmi, používania environmentálnych biotechnológií, environmentálneho monitoringu, počítačového spracovania informačných dát a ich hodnotenie, spájaním základných znalostí z chémie, biochémie, fyziky, biológie a mikrobiológie s poznatkami o chemických reaktoroch, separačných procesoch a zariadeniach, so zreteľom na ekonomické zhodnocovanie výrobných procesov a minimalizáciu odpadov. Dôraz sa kladie na to, aby absolvent získal hlboké znalosti z oblasti chemických vied, inžinierskych vied, fyziky a matematiky, s rozsiahlym využitím výpočtovej techniky. Teoretické vedomosti (2. stupeň) Absolvent odboru Environmentálneho inžinierstva (2. stupeň) - analyzuje fyzikálne deje a interpretuje zákonitosti, ktorými sa riadia 6
procesy aplikované v rôznych priemyselných odvetviach, - zostavuje fyzikálne a matematické modely jednotkových operácií spojených s transportom látky, hybnosti a tepla - modeluje procesy prebiehajúce v jednoduchých a zložených systémoch Praktické schopnosti a zručnosti (2. stupeň) Absolvent odboru Environmentálneho inžinierstva (2. stupeň) - tvorivo využíva získané poznatky v aplikovanom výskume a výrobnej praxi - zavádza a používa moderné metódy a prostriedky pri riešení problémov znečisťovania prostredia - aplikuje výsledky matematického modelovania pre určenie podmienok racionálneho a efektívneho riadenia procesov, voľby charakteristík zariadení, v ktorom procesy prebiehajú - získa schopnosť samostatne vedecko-výskumne pracovať v oblasti chemického, biochemického, environmentálneho a bezpečnostného inžinierstva Doplňujúce vedomosti, schopnosti a zručnosti (2. stupeň) Absolvent odboru Environmentálneho inžinierstva (2. stupeň) - tvorivo a efektívne využíva zložitý matematický a softwarový aparát (napr. GIS Geographic Information System) - vie identifikovať riziká chemických, potravinárskych, farmaceutických výrob, energetických komplexov, hutníckych prevádzok ap. a navrhnúť systém preventívnych opatrení, ktoré znižujú nebezpečenstvo a dôsledky pre životné prostredie (znečisťovanie vôd, ovzdušia, pôdy a ekosystémov). Vymedzenie jadra znalostí (2. stupeň) Nosné témy jadra znalostí študijného odboru (2. stupeň) - Hydrodynamika (tok tekutín) všeobecné bilancie látky, hybnosti a energie pri toku tekutín; laminárny a turbulentný tok tekutín; aplikácie uvedených teoretických aspektov na zložité systémy z hľadiska 7
priestorového, fázového a reologického. - Aplikované reaktorové inžinierstvo posilnenie základov teoretických poznatkov získaných v 1. stupni z oblasti homogénnych izotermických a neizotermických chemických a biochemických reaktorov využívaných pri čistení odpadových vôd (špecifiká priemyselných odpadových vôd pomalá biologická rozložiteľnosť, biologicky rezistentné látky, inhibičné a toxické látky, časová premenlivosť množstva a zloženia, nutrienty). - Difúzne separačné procesy procesové a návrhové výpočty pretržitých i nepretržitých separačných procesov viaczložkových zmesí založených na princípe teoretického kontaktu (komplexné sústavy rovnovážnych a bilančných rovníc). - Termodynamika výpočtové postupy fázových a chemických rovnováh vo viaczložkových reálnych zmesiach; práca s databázami termodynamických a transportných údajov. - Analýza a syntéza technológií ochrany zložiek životného prostredia návrh a analýza prevádzkovania jednotlivých zariadení čistiarní odpadových vôd, zariadení slúžiacich na zachytávanie a likvidáciu látok znečisťujúcich ovzdušie, na likvidáciu tuhých a nebezpečných odpadov. - Analýza zdrojov rizík na základe poznatkov o štruktúre, reaktivite a vlastnostiach chemických látok v zložkách životného prostredia a rizík vplyvom ionizujúceho a iných druhov žiarenia. Odporúča sa, aby tieto znalosti tvorili aspoň 3/4 ECTS kreditov študijného programu v 1. ročníku štúdia. - Technologický projekt tímové riešenie komplexného inžinierskeho návrhu, pri ktorom si študenti samostatne rozdeľujú úlohy a zodpovednosť za čiastkové prvky riešenia. Vychádza sa z jednoduchého zadania s definovanými konečnými požiadavkami na dosiahnutie predpokladaného stavu životného prostredia. Výber vstupných údajov a základných technologických postupov na základe literárneho štúdia, zostavenie technologickej schémy, riešenie materiálovej a energetickej bilancie výroby, návrh jednotlivých zariadení vrátane rozmerov a konštrukčných materiálov a návrh merania a regulácie procesov. Technicko-ekonomickú analýzu postupu riešenia so zohľadnením legislatívnych aspektov bezpečnosti, ochrany zdravia a životného prostredia. - Diplomová práca individuálne, samostatné riešenie zadania problému prírodovedného alebo technického charakteru, ktoré môže mať formu 8
projektu, teoretickej alebo experimentálnej výskumnej štúdie. Odporúča sa, aby tieto znalosti tvorili aspoň 3/4 ECTS kreditov študijného programu v 2. ročníku štúdia. Ďalšie témy jadra znalosti študijného odboru (2. stupeň) pre internú potrebu, ak neboli vo vzorom dokumente omylom vynechané - Aplikované disciplíny chemického inžinierstva biochemické inžinierstvo, bezpečnostné inžinierstvo, potravinárske inžinierstvo, energetické inžinierstvo, polymérne inžinierstvo, materiálové inžinierstvo. - Legislatívne aspekty návrhu a prevádzkovania materiálových a energetických výrob. - Ekonomika výrobného podniku (obchodný plán, riadenie výroby a odbytu, marketing, atď.) Štátna skúška - obhajoba diplomovej práce (abstrakt v jazyku anglickom) - správa z riešenia technologického projektu - kolokviálna skúška z oblasti poznania študijného odboru Environmentálne inžinierstvo. (c4) Obsah tretieho stupňa Absolvent ovláda vedecké metódy výskumu a vývoja Environmentálneho inžinierstva s orientáciou na vývoj progresívnych technológií ochrany zložiek životného prostredia a ekologických systémov, hodnotenia rizika, analytických a monitorovacích techník a ochrany pred vplyvom rádioaktívneho znečistenia prostredia. Teoretické vedomosti (3. stupeň) Absolvent báda a prináša vlastné riešenia problémov v oblasti kontroly a riadenia čistoty životného prostredia. Obsah teoretických vedomostí zahrňuje: 9
- reaktivitu chemických látok v prostredí zložiek životného prostredia - biologickú rozložiteľnosť a toxicita látok - bilancie hmoty a energie zložitých sústav - chemické rovnováhy a chemickú kinetika, teóriu reaktorov - rádioaktivitu a rádioaktívne premeny - matematické modelovanie vo vzťahu návrh, simulácia chodu, bezpečnostná analýza, plánovanie experimentu v procesoch ochrany životného prostredia pred znečistením. Doplňujúce vedomosti, schopnosti a zručnosti (3. stupeň) Absolvent si osvojí zásady vedeckej a riadiacej práce vo výskumnej skupine, preukáže schopnosť samostatného riešenia čiastkového problému základného výskumu, naučí sa formulovať vedecký problém, kriticky zhodnocovať publikované výsledky v sledovanej oblasti, hľadať originálne riešenia a konfrontovať svoje názory s vedeckou komunitou. Naučí sa prezentovať výsledky svojej práce formou odborných seminárov v rámci školiaceho pracoviska, formou prezentácii (poster, prednáška) na odborných konferenciách a formou publikácií v odbornej časopiseckej literatúre. Vymedzenie jadra znalosti (3. stupeň) Nosné témy jadra znalosti študijného odboru (3. stupeň) Nosné témy jadra znalostí študijného odboru (3. stupeň) t.j. PhD stupňa sú viazané na teoretické základy odboru Environmentálne inžinierstvo (Environmental Engineering). Študijná časť Teoretický základy, metodologický aparát, špecializácia: - tok tekutín a energie v zložitých systémoch (jednofázový, viacfázový), transport látky vo viacfázových viaczložkových systémoch, chemická a fázová rovnováha, aplikovaná chemická kinetika a aplikovaná teória reaktorov - štruktúra, reaktivita a toxicita látok - jadrová chémia a nukleárna technika 10
- výrobné a spracovateľské technológie, - matematické modelovanie a optimalizácie: teória podobnosti, formulácia matematického modelu, určenie parametrov matematického modelu, algoritmizácia riešenia úloh, formulácia a riešenie optimalizačnej úlohy, - štatistika, plánovanie experimentov, pravdepodobnosť, - jazyková príprava Vedecká časť - Výskum v oblasti analýzy látok znečisťujúcich prostredie - Výskum v oblasti fyzikálno-chemických a biologických metód rozložiteľnosti látok - Výskum v oblasti simulovania technologických procesov kontroly znečisťovania - zložiek životného prostredia - Vývoj a aplikácie nových postupov v technológiách ochrany životného prostredia - Výskum v oblasti vplyvov rádioaktívneho žiarenia a látok na životné prostredie - Výskum v oblasti zhodnocovania a reyklácie rôznych druhov odpadu - Osvojenie si zásad vedeckej práce, väzby výskum-vývoj-výroba-použitierecyklácia, vedecké formulovanie problému(technické zadanie), právne a environmentálne aspekty nových produktov, etické a spoločenské stránky vedeckej práce, prezentácia výsledkov, rozvoj študijného odboru a prínos pre prax. (d) Zdôvodnenie potreby vzniku študijného odboru: Vedná disciplína ENVIRONMENTÁLNE INŽINIERSTVO tvorí ucelenú časť prírodných a inžinierskych vedných disciplín, zaoberajúcich sa ekologickými vplyvmi chemických, energetických a biologických polutantov na zložky životného prostredia a zdravie ekologických systémov, výskumom chemicko-inžinierskych procesov aplikovateľných pre vývoj nových-progresívnych technológií zameraných na znižovanie emisií do ovzdušia, znečisťovania pôd a vôd, recyklačných a remediačných technológií rôznych druhov odpadov a chemických medziproduktov. Tento trend vytvára potrebu prípravy profesionálov environmentálnych inžinierov, ktorých komplexnou úlohou je vedecky bádať v danej oblasti, vyvíjať, navrhovať a aplikovať procesy pri ochrane zložiek životného prostredia, v súčinnosti zavádzania máloodpadových technológií do 11
praxe, efektívne riadiť a používať progresívne metódy manažmentu v oblasti ochrany prostredia. (e) Príklady podobných študijných odborov v zahraničí: US University of California-Riverside; California Institute of Technology; Drexel University; Wahington State University; Clemson University; University of Southern California; North Carolina State University Švajčiarsko ETH-Zentrum Zürich; Swiss Federal Institute of Technology Lausanne Nemecko - Universität Karslruhe; University of Paderbon-Höxter; Universität Cottbus Potrugalsko New University of Lisbon; University of Minho Dánsko Technical University of Denmark, Kopenhagen Nórsko Norwergien University of Science and Technology, Trondheim Kanada - McGill University; University of British Columbia; University of Toronto Japonsko The University of Tokyo Austrália - University of Adelaide Česká republika Vysoká škola chemickotechnologická, Praha (f) Vymedzenie príbuzných študijných odborov a rozdielov medzi nimi: - chemické inžinierstvo, odbor je orientovaný viac na jednotkové operácie v technologických procesoch - chemické technológie, odbor je orientovaný viac na všeobecné technoógie výroby chemických produktov a materiálov 12