Narodowe Centrum Nauki przyznało dofinansowanie dwóm projektom z Politechniki Białostockiej w ramach konkursu MINIATURA 7

Ponad 88 tys. złotych dofinansowania łącznie otrzymują na realizację swoich działań naukowych dr inż. Katarzyna Kalinowska-Wichrowska i dr inż. Magdalena Joka Yildiz z Wydziału Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej.

Grant przyznało Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu MINIATURA 7.

20 mln zł – tyle wynosi łączna pula środków przeznaczonych na realizację działań naukowców, w siódmej edycji konkursu MINIATURA. Wśród wniosków pozytywnie rozpatrzonych przez Narodowe Centrum Nauki znalazły się dwa wnioski z naszej uczelni – oba o charakterze ekologicznym. Badania prowadzone przez nasze badaczki pozwolą rozwijać technologie, które służą m.in. do wychwytu dwutlenku węgla z atmosfery.

Dr inż. Katarzyna Kalinowska-Wichrowska – adiunkt w Katedrze Budownictwa i Kształtowania Krajobrazu, Prodziekan ds. Współpracy i Rozwoju na Wydziale Budownictwa i Nauk o Środowisku otrzymała grant w wysokości 49344 zł na realizację projektu „Zmiany właściwości fizyczno-mechanicznych i strukturalnych kompozytów geopolimerowych na bazie kruszywa recyklingowego i biokarbonizatu w wyniku sekwestracji CO₂”.

Dr inż. Magdalena Joka Yildiz – adiunkt w Katedrze Inżynierii Rolno-Spożywczej i Kształtowania Środowiska na Wydziale Budownictwa i Nauk o Środowisku otrzymała środki finansowe w wysokości 39358 zł na realizację projektu „Wpływ warunków zagęszczania na jakość peletów wytworzonych z różnych rodzajów biokarbonizatów”.

– W zaplanowanych badaniach będę modyfikować i oceniać właściwości fizyczno-mechaniczne geopolimerów z kruszywem z recyklingu oraz biokarbonizatem ściekowym w kontekście sekwestracji CO₂ z atmosfery – mówi o swoich planach naukowych dr inż. Katarzyna Kalinowska-Wichrowska, która od wielu lat zajmuje się tematyką recyklingu w dziedzinie technologii betonu, ze szczególnym naciskiem na ekologiczne materiały budowlane produkowane z wykorzystaniem materiałów wtórnych.

Czy rozwiązania w zakresie recyclingu w branży budowlanej mogą stanowić S.O.S dla naszej Planety? Rozwój budownictwa niesie za sobą niekorzystny wpływ na środowisko, szczególnie w aspekcie emisji gazów cieplarnianych. Zmniejszenie śladu węglowego w cyklu życia wyrobów budowlanych jest według naszych naukowców kluczowym aspektem zrównoważonego rozwoju i gospodarki o obiegu zamkniętym.

– Od pewnego czasu moje zainteresowania skupiły się wokół geopolimerów, czyli nowych materiałów w technologii betonu, które powstają w wyniku alkalicznej aktywacji glinokrzemianów. Te z kolei mogą występować naturalnie (metakaolin) lub są odpadami po procesach przemysłowych (np. popiół lotny, żużel wielkopiecowy). Kruszywa z recyklingu gruzu betonowego mogą być stosowane jako zamiennik kruszyw naturalnych. Biokarbonizat, który powstaje w wyniku pirolizy, daje ujemny bilans emisji CO₂ w porównaniu do spalania. Jest przy tym zdolny do adsorpcji/desorpcji wody.  Zastosowanie kruszyw z recyklingu betonu cementowego w geopolimerach może poprawić ich cechy wytrzymałościowe. Same kruszywa z recyklingu mogą pochłaniać CO₂ z atmosfery. Dostępne badania nie obejmują jednak zastosowania zaproponowanych odpadów, w tym w geopolimerach. Brak jest także dogłębnych analiz chemicznych i strukturalnych wyjaśniających, m.in.: zmiany budowy matrycy geopolimerowej, rozkładu i wielkości porów, budowy strefy kontaktowej kruszywo recyklingowe – matryca geopolimerowa, które mają miejsce w wyniku efektywniejszego (zwiększonego) pochłaniania CO₂ z atmosfery, niż w przypadku klasycznych geopolimerów na bazie kruszyw naturalnych – wyjaśnia Prodziekan ds. Współpracy i Rozwoju na Wydziale Budownictwa i Nauk o Środowisku, dodając, że obecnie na świecie panuje deficyt kruszyw naturalnych, czemu towarzyszy równolegle wysoka ilość gruzu betonowego – już w 2050 r. ma on stanowić nawet 88% całkowitej ilości odpadów w UE (teraz to ok. 35%)!

A skąd czerpała inspirację do swojego projektu dr inż. Magdalena Joka Yildiz?

– Pomysł przedstawiony w ramach konkursu Miniatura ewaluował przez ostatni rok. Punktem wyjścia było odnalezienie efektywnej drogi zagospodarowania odpadów z przemysłu rolno-spożywczego, które z wielu względów były niekorzystne do zastosowania w systemach bezpośredniego spalania. Stąd też, moje zainteresowanie procesem wolnej pirolizy biomasy, gdzie głównym produktem jest biokarbonizat (ang. biochar), czyli substancja stała o wysokiej zawartości węgla (powyżej 60%). Niższa niż w przypadku spalania, temperatura procesu pirolizy (zwykle do 700°C) ogranicza emisję szkodliwych tlenków azotu i siarki do atmosfery, umożliwiając przetwarzanie materiałów o ich wysokiej zawartości.  Wyżej opisane zjawisko jest korzystne w aspekcie wykorzystania biokarbonizatu w systemach uprawy roślin, pozwalając na podwyższenie ogólnej kondycji gleby poprzez podwyższenie pH (szczególnie istotne na glebach zdegradowanych i marginalnych), zwiększenie zawartości przyswajalnego przez rośliny azotu, polepszenie wymiany jonowej w glebie, ograniczenie wymywania substancji mineralnych z gleb oraz obniżenie biodostępności metali ciężkich – wyjaśnia badaczka, podkreślając przy tym fakt, że zastosowanie doglebowe biokarbonizatu umożliwia zamknięcie obiegu CO₂ poprzez jego składowanie w glebie, co stanowi kluczową rolę w walce z globalnym ociepleniem klimatu. Brzmi dobrze, ale barierą w masowym wykorzystaniu biokarbonizatów jest ich niska gęstość nasypowa (ok. 280 kg/m³), która utrudnia ich transport i późniejsze stosowanie w automatycznych systemach uprawowych.

– Prowadzone przeze mnie badania będą polegały na kontrolowanym zagęszczaniu różnych rodzajów biokarbonizatów w celu określenia optymalnych warunków procesowych i materiałowych z punktu widzenia właściwości mechanicznych i fizycznych peletów. Zależy mi na opracowaniu wstępnych założeń technologicznych peletyzacji biokarbonizatów, a następnie przeniesienie ich do większej skali procesowej – mówi autorka wniosku w konkursie NCN.

Gratulujemy pomysłów! Życzymy owocnej pracy naukowej!

W konkursie Miniatura 7 Narodowego Centrum Nauki mogą być zgłaszane wnioski na realizację jednego z następujących działań: badań wstępnych/pilotażowych, kwerendy, stażu naukowego, wyjazdu badawczego albo wyjazdu konsultacyjnego. Wnioski projektowe można składać w systemie OSF do 31.07.2023.

Celem konkursu jest wsparcie finansowe działania naukowego służącego przygotowaniu przyszłego projektu badawczego planowanego do złożenia w konkursach NCN, innych konkursach ogólnokrajowych lub międzynarodowych. Okres realizacji działań wynosi 12 miesięcy.

(oprac. mz)