Katalizator pozwoli wykorzystać zielone odpady

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

Jak wyjaśniła dr hab. Ruppert 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.

Źródło: PAP