Zespół naukowców z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie pod kierownictwem dr hab. inż. Eweliny Kusiak-Nejman, prof. ZUT, opracował innowacyjną technologię fotoaktywnych materiałów filtracyjnych o podwyższonej skuteczności usuwania chemicznych i mikrobiologicznych zanieczyszczeń powietrza. O kluczowych założeniach i dalszych planach rozwojowych z kierownikiem projektu rozmawia Joanna Gulewicz
Pani profesor, jakie są główne założenia projektu?
Głównymi założeniami projektu PhotoFiber, finansowanego w ramach programu Lider IX w ramach Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, było opracowanie prototypów innowacyjnych wkładów filtracyjnych typu “2 w 1” o podwyższonej skuteczności usuwania chemicznych i mikrobiologicznych zanieczyszczeń powietrza. Mogłyby one znaleźć zastosowanie jako alternatywa dla tradycyjnych węglowych i fotokatalitycznych wkładów filtracyjnych używanych w oczyszczaczach powietrza. Należy zaznaczyć, że pomysł połączenia ze sobą właściwości adsorpcyjnych wkładów węglowych z właściwościami fotodegradacyjnymi wkładów fotokatalitycznych pojawił się długo przed pandemią Covid-19, co z kolei wpłynęło na znaczący wzrost zainteresowania fotokatalitycznymi oczyszczaczami powietrza do zastosowania w warunkach domowych.
Na czym polega innowacja technologiczna?
Tradycyjne fotokatalityczne oczyszczacze powietrza składają się z kilku wkładów, odpowiedzialnych za usuwanie z oczyszczanego powietrza konkretnych grup zanieczyszczeń. Filtry węglowe odpowiedzialne są m.in. za adsorpcję zanieczyszczeń organicznych, zatrzymywanie cząstek stałych, w tym komórek mikroorganizmów, które w tego rodzaju wkładzie mogą się namnażać, stanowiąc wtórne zanieczyszczenie samego wkładu. Filtry fotokatalityczne mają za zadanie podwyższyć skuteczność procesu oczyszczania powietrza, która polega na doczyszczaniu strumienia powietrza z zanieczyszczeń chemicznych, ale także mikrobiologicznych w postaci bakterii, wirusów, ich form przetrwalnikowych oraz różnego typu alergenów. Przy wymianie zużytych wkładów filtracyjnych trzeba ich nabyć kilka. Do tego każdy z takich wkładów zużywa się z różną intensywnością, a chcąc być bardziej eko i uwzględniając też potencjalne oszczędności w domowym budżecie, zaczęliśmy się zastanawiać, czy nie łatwiej, taniej i bardziej ekologicznie byłoby opracować jeden wkład, który będzie pełnił rolę kilku. Tradycyjne wkłady z granulowanego węgla aktywnego zastąpiliśmy więc aktywowanymi włóknami węglowymi, na których osadziliśmy nanocząstki fotokatalizatora w postaci ditlenku tytanu modyfikowanego dodatkowo srebrem lub miedzią, żeby podwyższyć efekt bakteriobójczy. Tym samym połączyliśmy właściwości przynajmniej dwóch wkładów filtracyjnych w jednym.
Państwa działania są pionierskie. Czy podobna tematyka była już podejmowana na międzynarodowej arenie naukowej?
Podobne prace badawcze były realizowane przez międzynarodowe grupy badawcze, ale na poziomie badań podstawowych, czyli takich, które stanowią podstawę do otrzymania gotowego produktu. My poszliśmy o krok dalej i stworzyliśmy prototypy fotoaktywnych materiałów filtracyjnych, które po dopracowaniu mogą trafić do produkcji.
Projekt został zakończony w czerwcu 2022. Czego możemy spodziewać się w dalszej perspektywie czasowej?
Realizacja projektu PhotoFiber z uwzględnieniem głównego finansowania w ramach programu Lider IX została już zakończona. Najbardziej kosztowne badania zostały więc już przeprowadzone dzięki wsparciu finansowemu przyznanemu przez NCBiR. Natomiast zakończenie finansowania nie oznacza, że wyniki badań odkładamy do szuflady. Wręcz przeciwnie: dalej publikujemy, patentujemy i dopracowujemy nasze rozwiązanie fotoaktywnych materiałów filtracyjnych o podwyższonej skuteczności usuwania chemicznych i mikrobiologicznych zanieczyszczeń powietrza.
Z całą pewnością zainteresowanie projektem jest ogromne, nie tylko w kontekście działań prowadzonych przez ZUT w Szczecinie. Czy udało się już nawiązać współpracę komercyjną w kontekście prowadzonego projektu, a jeśli tak – czy mogą państwo już taką współpracą się pochwalić?
Już na etapie wnioskowania o uzyskanie finansowania projektu byłam zobligowana do przedstawienia listów intencyjnych podpisanych przez firmy działające w podobnej branży. Udało nam się uzyskać dwie takie rekomendacje: od firmy Primson Composites Irena Wąsik z Wyr jako dystrybutora tkanin z włókien węglowych, które wykorzystaliśmy w badaniach, oraz od firmy Zakład Doświadczalny Produkcji Węgli Aktywnych Jan Saratowicz. W trakcie realizacji projektu PhotoFiber nawiązaliśmy również współpracę z firmami zagranicznymi (Eurocarb z Wielkiej Brytanii, HayCarb PLC ze Sri Lanki oraz OJSC SvetlogorskKhimvolokno z Białorusi). Zajmują się one produkcją tkanin filcowych z aktywowanych włókien węglowych, na bazie których opracowane zostały prototypy wkładów filtracyjnych. Mieliśmy też przyjemność gościć u siebie przedstawicieli firm Eurocarb i HayCarb PLC.
Często podczas realizacji działań projektowych pojawia się wiele ciekawych ścieżek badawczych. A jak jest w państwa przypadku? Czy tematyka podjęta w ramach projektu będzie kontynuowana w innych działaniach projektowych?
Wyniki badań uzyskane podczas realizacji projektu PhotoFiber są na tyle interesujące, że już znaleźliśmy nowe ścieżki ich wykorzystania również w innego typu procesach oczyszczania powietrza. Biorąc pod uwagę fakt, że realizowana tematyka badań nie jest aż tak powszechna, daje nam to spore możliwości w kwestiach aplikowania o kolejne projekty badawcze – zarówno w zakresie badań podstawowych, jak i o charakterze wdrożeniowym. Tak więc przez najbliższych kilka lat będziemy dosyć zajęci rozwijaniem nowych dróg wykorzystania wcześniejszych badań.
Joanna Gulewicz
Pełny tytuł projektu: Otrzymywanie samooczyszczających się hybrydowych nanomateriałów na bazie aktywowanych włókien węglowych i modyfikowanego TiO2, przeznaczonych do produkcji filtrów, tkanin i innych wyrobów, zdolnych do oczyszczania powietrza z zanieczyszczeń chemicznych
i mikrobiologicznych
Akronim projektu: PhotoFiber
Kierownik projektu: dr hab. inż. Ewelina Kusiak-Nejman, prof. ZUT
