– W sumie to całkiem proste: plastik zanurzony w wodzie podgrzewa się w specjalnym kociołku, jakby szybkowarze, do temperatury blisko 300 stopni. Aby uzyskać odpowiedni syrop, należy to robić pod działaniem bardzo wysokiego ciśnienia i gotowe – możemy rozpuścić i ponownie przetworzyć nawet bardzo twarde żywice używane przy konstruowaniu łopat turbin wiatrowych. A wszystko, co pozostanie i się nie rozpuści, odzyskać – mówi dr Szymon Sobek z Politechniki Śląskiej w Gliwicach.
IMIĘ I NAZWISKO: Szymon Sobek
WIEK: 28 lat
ZAWÓD: inżynier energetyk, asystent w grupie pracowników badawczych
OSIĄGNIĘCIA: laureat stypendium START FNP, wielokrotny laureat stypendiów i grantów projakościowych Rektora Politechniki Śląskiej.
Faktycznie, gdy się go słucha, wydaje się, że nie ma nic łatwiejszego. Ale zanim coś stanie się łatwe, bywa problemem, na który należy znaleźć racjonalne i wydajne rozwiązanie. I ekologiczne. Bo skoro chce się odzyskiwać materiał z łopat wiatraków, które mają nam dawać czystą energię, trzeba to robić w możliwie najbardziej ekologiczny sposób. Tym bardziej że zużyte łopaty turbin wiatrowych już teraz są poważnym problemem gospodarki odpadami, który wraz ze zwiększającą się liczbą elektrowni wiatrowych będzie tylko narastał.
Jak więc w ekologiczny sposób roztopić plastik? Potrzeba nowatorskiego podejścia, połączenia doświadczeń naukowców z wielu dziedzin i sporo szczęścia. Ale od początku.
Wszystko zapoczątkował konkurs Narodowego Centrum Nauki na zagospodarowanie biomasy odpadowej, którym zainteresował się profesor Politechniki Śląskiej w Gliwicach Sebastian Werle. Do projektu wciągnął swoich doktorantów, w tym Szymona Sobka. To wówczas wymyślili, by do podgrzewania biomasy nie używać energii elektrycznej produkowanej w wyniku spalania paliw kopalnych, ale wykorzystać do tego promieniowanie słoneczne.
Od miedzianej kostki do kociołka ogrzewanego przez słońce
Ich „kociołek” do konwersji biomasy jest ogrzewany przy użyciu światła słonecznego, które jest zbierane i kondensowane dzięki specjalnym wklęsłym lustrom. Pomysł i podejście śląskich badaczy, bo dr Szymon Sobek jest jedną z grona osób pracujących przy projekcie, zainteresowały naukowców ze Środkowochińskiego Uniwersytetu Naukowo-Technicznego Huazhong.
– Pracuje tam prof. Kuo Zeng, wysokiej klasy specjalista w zakresie hydrotermalnej konwersji biomasy. Natknął się na nasze publikacje i zaciekawiły go na tyle, że zaproponował współpracę. Dzięki wspólnemu działaniu został złożony wniosek na polsko-chiński konkurs SHENG 2, a w ramach projektu ma zostać wybudowany reaktor do konwersji większej skali, powiedzmy, cysterny, który będzie zasilany energią z farmy słonecznej zbieraną z powierzchni kilkuset metrów kwadratowych. To pokaże, na ile efektywna jest wymyślona przez nas metoda – mówi dr Sobek.
Jest to tym bardziej imponujące, gdy pomyśli się, od czego zaczynali badacze. Ich pierwszym reaktorem była miedziana kostka o boku 30 cm, która pozwoliła im zrozumieć i opracować technologię. Opracować na tyle dobrze, że wyniki prac oraz nowatorskie podejście do tematu wzbudziły zainteresowanie recenzentów konkursu Start, organizowanego od niemal 30 lat przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej. Celem programu jest uhonorowanie młodych, zdolnych i rokujących naukowców wyróżniających się udokumentowanymi osiągnięciami w swojej dziedzinie.
W ten sposób Szymon Sobek, wówczas tuż przed obroną pracy doktorskiej, został jednym z laureatów wyróżnienia. Doceniono, że bada energetyczną konwersję biomasy odpadowej z wykorzystaniem energii słonecznej jako źródła ciepła. Tematyka ta jest istotna poznawczo i bardzo ważna aplikacyjnie w kontekście odnawialnych źródeł energii. Wynikiem jego badań jest nowatorska konstrukcja reaktora i metody numerycznej analizy zjawisk w nim zachodzących.
Prace mają duże znaczenie dla środowiska i gospodarki. Prowadzone przez zespół badacza prace nad modelami matematycznymi produkcji wodoru na obszarach Polski wykorzystujące sprzężone instalacje fotowoltaiczne i mikroturbiny wiatrowe prowadzić mogą do wzbogacenia Polskiej Strategii Wodorowej przygotowywanej przez Ministerstwo Klimatu.
Ślązacy są z węgla zrobieni
A przecież wszystko zaczęło się od węgla. Szymon Sobek urodził się i wychował na Śląsku, obaj jego dziadkowie związani byli z górnictwem. Choć rodzice wybrali już pozagórnicze zawody, to twierdzi, że dobrze rozumie powiedzenie, iż Ślązacy są z węgla zrobieni.
– Studiowałem energetykę i modernizację instalacji energetycznych na Politechnice Śląskiej. I pewnie gdyby nie zbieg okoliczności i promotor, dr hab. inż. Sebastian Werle prof. PŚ, dzięki któremu trafiłem do projektu dotyczącego konwersji biomasy, moje życie potoczyłoby się inaczej. Kto wie, czy nie trafiłbym do jakiejś elektrowni, gdzie czuwałbym nad pracą bloków energetycznych. Ale wierzę w przypadek, w szanse, które należy wykorzystywać, nawet jeśli wymagają od nas wiele pracy – mówi.
Nowe możliwości
Taką szansą był na przykład wyjazd do Norwegii, gdzie Sobek brał udział w pracach nad hydrotermalną konwersją biomasy w Norweskim Uniwersytecie Naukowo-Technicznym (NTNU) w Trondheim. Wtedy nie było mowy o plastiku, tylko o materiałach organicznych, takich jak słoma, siano, osady ściekowe czy odpady przemysłu papierniczego. Szymon Sobek zabrał do Norwegii polską słomę, ale to badania nad konwersją ligniny okazały się najciekawsze.
– Lignina jest biopolimerem, jednym z podstawowych składników drewna. Jednak w procesie produkcji papieru pozostaje jako odpad. Gdy się ją dalej odpowiednio przetworzy, powstaje na przykład wanilina, stosowana do produkcji cukru wanilinowego, czyli substancja, którą można kupić w każdym sklepie jako dodatek do deserów. Ale tak naprawdę sama lignina jest odpadem. Odpadem, którego mamy tak dużo, że w sumie nie wiadomo co z nim zrobić. Nam udało się rozłożyć ligninę na prostsze związki, na fenole i prostsze węglowodory, potencjalnie cenne dla przemysłu chemicznego – mówi naukowiec.
Przyznaje, że to wszystko otworzyło mu oczy na nowe możliwości, nowe metody pozyskiwania surowców i sprawiło, że lepiej dostrzega skutki rabunkowej gospodarki prowadzonej przez ostatnie stulecie. Mówi, że na Śląsku ludzie przywykli do tąpnięć i tego, że przez usuwiska niejeden ma teraz piwnicę na pierwszym piętrze. Ale to nie znaczy, że nie widzą problemu.
– Gdy zaczynałem studia, w 2012 roku wszyscy myśleliśmy jeszcze o węglu. Odnawialne źródła energii były wówczas raczej ciekawostką. Dopiero później krok po kroku to podejście zaczęło się zmieniać. Rozważaliśmy ideę energetyki rozproszonej, czyli takiej pochodzącej z różnych źródeł. Teraz bardzo zachęcam każdego do wytwarzania energii na własne potrzeby, dzielenia się nią w miarę możliwości. To nie oznacza, że nie potrzebujemy już elektrowni. One są konieczne. Ale doszliśmy do etapu, w którym mogą być częścią większego, zróżnicowanego i rozproszonego systemu, a nie całym systemem. I naprawdę dobrze czuję się z tym, że badając konwersję biomasy i odpadów, w pewien sposób przyczyniam się do tych wszystkich zmian – przekonuje badacz.
Rozmawiamy o możliwościach biomasy, o przetwarzaniu tego, co traktujemy jako odpad, a tak naprawdę jest to nieomal niekończące się źródło do pozyskiwania nie tylko energii, ale także potrzebnych nam składników produkcyjno-przemysłowych. Czymś takim są produkty uboczne hodowli zwierząt, przemysłu mleczarskiego czy gorzelniczego, a nawet te pochodzące z oczyszczalni ścieków.
– Odchodzi się od współspalania biomasy z węglem w celu pozyskania energii, bo ma to na tyle niszczące działanie na instalacje, że w końcu przestaje być ekologiczne. W dodatku wiąże się z emisjami dwutlenku węgla do atmosfery, a przecież próbujemy to ukrócić, nadchodzące regulacje oraz opłaty za emisje i uprawnienia wcale sprawy nie ułatwiają. Ale z biomasy można uzyskać wiele ciekawych produktów. Tak naprawdę kluczem do sukcesu jest znalezienie odpowiedniego zastosowania dla produktów z danych odpadów. Bo nie o samo przetworzenie chodzi, tylko o przetworzenie i wykorzystanie – tłumaczy dr Sobek. I dodaje, że lubi czytać książki o eksploracji kosmosu, projektach zasiedlenia innych planet i że jeżeli chcemy kiedyś tego dokonać, to musimy nauczyć się wykorzystywać i przetwarzać każdy pojedynczy odpad. Bo tylko tak zorganizowana kolonia pozaziemska będzie w stanie przetrwać w trudnych warunkach, nie tylko planetarnych, ale także samej podróży.
Teraz dr Szymon Sobek wraz z zespołem Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii ubiega się o finansowanie z projektu Horyzont Europa, który wspiera innowacyjne i ambitne projekty badawcze. Razem ze swoimi współpracownikami chce rozwijać pomysł reaktora zdolnego rozpuszczać twarde plastiki. A może zająć się też innymi typami plastiku, miękkimi, z których wytwarza się najwięcej jednorazowych produktów? Pomysłów mają sporo, trzeba je tylko metodycznie, krok po kroku opracować.
Wybór życiowej drogi
– W liceum byłem w klasie biologiczno-chemicznej, chciałem zostać lekarzem. Nie zastanawiałem się nad specjalnością, po prostu wydawało mi się, że jeśli interesuję się przyrodą i jej tajnikami, elementarnymi procesami rządzącymi światem natury, to medycyna będzie najlepszym wyjściem. Teraz patrzę na to inaczej i przede wszystkim dostrzegam, że nic, czego nauczyliśmy się w życiu, nie jest wiedzą zbędną. W końcu robiąc to, co robię, każdego dnia wykorzystuję wiedzę z zakresu biochemii. Za to coraz częściej wydaje mi się, że wymaganie od 18-latka, który jeszcze niewiele wie o świecie, obrania bardzo skonkretyzowanej drogi zawodowej jest we współczesnych, dynamicznych czasach czymś niemożliwym – opowiada.
Aby trochę wspomóc młodych ludzi postawionych przed koniecznością wyboru kariery, on i reszta kadry naukowej Katedry Techniki Cieplnej chętnie spotyka się z młodzieżą szkolną i licealną, by opowiadać o swojej pracy i drodze życiowej. Również o błędach i porażkach, bo przecież one również składają się na życie. Niektórzy potrafią go bardzo zaskoczyć, jak uczniowie Śląskich Technicznych Zakładów Naukowych w Katowicach, którzy zadawali mu tak mądre i świadczące o zrozumieniu tematu energetyki pytania, że musiał się nieźle nagimnastykować, by na nie odpowiedzieć. Ale to jest właśnie przyjemne – stykanie się młodymi ludźmi, którzy stanowią wyzwanie, a nie tylko powtarzają raz przeczytane formułki.
– Odkąd pamiętam, rodzice zachęcali mnie, bym dawał z siebie jak najwięcej, nie poprzestawał na minimum. Nigdy nie próbowali mnie ukierunkować, nie nakłaniali do wyboru takiej czy innej szkoły, zawodu. Dla nich liczyło się moje zaangażowanie, praca włożona w daną aktywność, niezależnie, czy mowa o nauce, czy o sporcie – wspomina naukowiec i dodaje, że nie ma nic lepszego niż po dużym wysiłku umysłowym zmęczyć się jeszcze fizycznie. Dlatego po zajęciach na uczelni jeździ jeszcze na treningi dżudo. Wcześniej przez wiele lat zajmował się kolarstwem górskim. Zainteresowanie dżudo jako sportem walki i filozofią wzięło się z chęci znalezienia aktywności, która zrówna poziom zmęczenia fizycznego z codziennym wysiłkiem umysłowym.
– Przeciążenie pracą umysłową bez pracy nad aktywnością fizyczną nie jest najprzyjemniejszym połączeniem. Kolega z katedry, dr Michał Palacz, notabene również stypendysta FNP, podczas rozmowy, w której strasznie marudziłem, że mam mało czasu i jestem przemęczony psychicznie, zachęcił mnie do wzięcia udziału w treningach pod okiem trenerów Barbary Białas i Przemysława Matyjaszka. I tak zostało. Pasowały mi dni treningów i wieczorna pora. Właśnie przygotowujemy się w klubie Tornado Świętochłowice do Pucharu Polski w październiku tego roku. Oby tylko udało się wystartować!
Powyższy artykuł był publikowany w cyklu „Młoda Polska”, który Fundacja na rzecz Nauki Polskiej realizowała we współpracy z gazeta.pl. W ramach cyklu prezentowane były sylwetki młodych polskich naukowców, zdobywców prestiżowego stypendium START przyznawanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej. Tekst autorstwa Eweliny Zambrzyckiej-Kościelnickiej ukazał się 28 września 2021 roku na portalu gazeta.pl.
Źródło: gazeta.pl
Stypendium START
Stypendia START są przyznawane przez FNP od 1993 r. Do 2022 r. włącznie FNP nagrodziła 3 300 osób i przyznała 3 936 stypendiów (w latach 2002-2015 istniała możliwość otrzymania stypendium START dwukrotnie) w łącznej wysokości 90,5 mln zł. Stypendia START stanowią wyróżnienie dla młodych naukowców, którzy choć dopiero rozpoczynają karierę naukową, mogą się już wykazać znaczącymi osiągnięciami badawczymi. O stypendium ubiegać się mogą młodzi naukowcy do 30 r.ż. (lub starsi, jeżeli korzystają z regulaminowych możliwości przedłużenia). Dorobek kandydatów – udokumentowany patentami lub publikacjami w uznanych polskich i zagranicznych periodykach naukowych – jest oceniany przez uczonych będących autorytetami w swoich dziedzinach. Partnerem programu START jest Fundacja PZU.
Jak przekazać 1,5% Fundacji na rzecz Nauki Polskiej?
Fundacja na rzecz Nauki Polskiej jako organizacja pożytku publicznego zachęca do przekazywania jej 1,5% podatku. Środki pozyskane w ten sposób w całości trafiają do młodych naukowców, których Fundacja wspiera w ramach programu START.
Aby przekazać 1,5% na młodych naukowców, w zeznaniu podatkowym (PIT-28, PIT-36, PIT-36L, PIT-37, PIT-38 lub PIT-39) w odpowiedniej rubryce należy wpisać:
KRS Fundacji na rzecz Nauki Polskiej: 0000109744
Swoje zeznanie podatkowe złożysz za pośrednictwem e-Urzędu Skarbowego funkcjonującego pod adresem podatki.gov.pl.
Możesz także rozliczyć swój podatek, używając specjalnego oprogramowania. Jest ono dostępne zarówno w wersji online, jak i w wersji do pobrania.
Obejrzyj spot z udziałem dr. Szymona Sobka