Katalizator pozwoli wykorzystać zielone odpady?

Zielone śmieci, np. odpadki po produkcji żywności lub trawę porastającą nieużytki poprzemysłowe czy dawne tereny kopalni, można przetwarzać na biopaliwa, polimery lub surowce farmaceutyczne dzięki katalizatorom opracowanym przez dr hab. inż. Agnieszkę Ruppert z Politechniki Łódzkiej.

Badaczka otrzymała jedną z tegorocznych Polskich Nagród Inteligentnego Rozwoju w kategorii Naukowiec Przyszłości.

Jak wyjaśniła dr hab. Ruppert w rozmowie z PAP, biomasa lignocelulozowa to łatwo dostępne odpady roślinne, które dotąd w żaden sposób nie były wykorzystywane. Katalizatory opracowane na Wydziale Chemicznym PŁ pozwalają wykorzystać to „zielone źródło węgla” do produkcji cennych związków chemicznych potrzebnych prawie w każdym przemyśle.

Źródła biomasy są niemal nieograniczone. Można je pozyskiwać od rolników, z miast, tworzą ją również odpady nie wykorzystywane do produkcji żywności.

„Przy przekształcaniu tak różnorodnej biomasy powstaje bardzo wiele związków. Trudno wtedy mówić o opłacalności procesu, skoro nie można ukierunkować go selektywnie na jeden – konkretny związek o pożądanych właściwościach. Dlatego potrzebne są nanomateriały, które pozwolą przeprowadzić tę reakcję tak, aby z biomasy uzyskać tylko jeden związek lub grupę związków. My dokonaliśmy odkrycia nanomateriałów, które stanowią owe katalizatory i możemy całkowicie kontrolować to co dzieje się w przebiegu reakcji w sferze nano” – mówi dr hab. Ruppert. Dodaje, że materiały te cechuje wysoka aktywność, selektywność oraz stabilność.

Łódzka metoda pozwala przekształcać zielone śmieci w związki, z których uzyskuje się biopaliwa lub zielone odpowiedniki polimerów, z których można w dalszym etapie wyprodukować plastiki wykorzystywane na przykład do opakowań. Konwersja biomasy odpadowej do pożądanego produktu reakcji jest bardzo wydajna. Katalizatora można użyć wielokrotnie i wystarczy, że zostanie dodany do biomasy w bardzo małej ilości.

„Umiemy stworzyć materiał, który ma niezwykle małe rozmiary i jednocześnie umie przekształcić biomasę – złożoną z roślin odpadowych, ale też i innych odpadów – w jeden konkretny produkt. Opracowaliśmy pionierskie metody syntezy katalizatorów, bazując na konkurencyjnych cenowo metalach nieszlachetnych. Reakcja jest kilkuetapowa. Produkujemy kilka różnych typów katalizatorów. W zależności od typu nanomateriału i od warunków procesu możemy skierować reakcję tam, gdzie chcemy. W wyniku tego otrzymujemy albo biopaliwa albo prekursory polimerów, albo związki, które mogą być wykorzystywane w przemyśle farmaceutycznym. Potencjał zastosowań jest bardzo szeroki” – mówi chemiczka.

Podkreśla, że wszystkie te związki są cenniejsze od tego, od czego zaczyna się reakcja – czyli od zielonych śmieci. W celu wdrożenia pionierskiej technologii badaczka rozważa nawiązanie współpracy m.in. z firmami produkującymi żywność, które nie wiedzą, co mogą zrobić z takimi odpadami.

Technologię można też zastosować przy rekultywacji dawnych wyrobisk czy nieużytków poprzemysłowych. Na silnie zanieczyszczonych glebach wysiewane są szybkorosnące trawy i rośliny, które pochłaniają metale ciężkie z gleby. Taka biomasa właściwie nie może być do niczego wykorzystana. Nowa metoda katalizy reakcji pozwoli także takie rośliny wykorzystać jako źródło odnawialnego węgla.

Badania były realizowane we współpracy z ośrodkami we Francji i Niemczech. Projekt „Konkurencyjne katalizatory oparte na metalach nieszlachetnych do konwersji biomasy do związków o ważnym znaczeniu przemysłowym” otrzymał finansowanie Narodowego Centrum Nauki w ramach programu SONATA BIS 6.

Dr hab. inż. Agnieszka Ruppert odbyła staż podoktorski w Uniwersytecie w Utrechcie, a następnie w Instytucie Maxa-Plancka w Mülheim. Po powrocie na Politechnikę Łódzką rozpoczęła badania nad nowymi katalizatorami i nanomateriałami stosowanymi w wielu procesach związanych z ochroną środowiska. Współpracuje m.in. Shibaura Institute of Technology (Tokio) oraz z Uniwersytetem Kalifornijskim (Los Angeles).

Chemiczka znalazła się w gronie laureatów Polskiej Nagrody Inteligentnego Rozwoju 2020 w kategorii Naukowiec Przyszłości. Nagrody będą wręczane 26 i 27 listopada w Uniejowie. Kapituła konkursu zbiera się co dwa miesiące, aby wybrać kolejnych laureatów. Nagradzane projekty już lub w przyszłości mają szansę zrewolucjonizować gospodarkę i podnieść standard życia ludzi. Organizatorem wyróżnienia jest Centrum Inteligentnego Rozwoju, a Partnerem merytorycznym Nagrody Śląskie Centrum Etyki Biznesu i Zrównoważonego Rozwoju przy Politechnice Śląskiej.

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

PODZIEL SIĘ