Rozmowa z prof. dr hab. inż. Wojciechem Franusem z Politechniki Lubelskiej na temat projektu pn. „Popioły lotne jako prekursory materiałów funkcjonalizowanych do zastosowania w inżynierii środowiska, budownictwie i rolnictwie”.
Obecnie realizowany w Politechnice Lubelskiej (lider) wspólnie z Akademią Górniczo-Hutniczą i Uniwersytetem Warszawskim (członkowie konsorcjum) projekt Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w ramach programu TEAM-NET jest jedynym jak do tej pory tak kompleksowym podejściem do problemu zagospodarowania popiołów lotnych. Dodatkowo chcemy wykorzystać oprócz materiałów porowatych (zeolity mezoporowate krzemionki, sieci metaloorganiczne połączenia typu hybrydowego (bakteria-materiał porowaty) w technologii produkcji biocementu, biosorbentów i bionawozów. To przyczyni się z jednej strony do ograniczenia składowania uciążliwych dla środowiska popiołów lotnych, a z drugiej do usunięcia i ograniczenia negatywnego wpływu zanieczyszczeń na organizmy roślinne i zwierzęce, mówi prof. dr hab. inż. Wojciech Franus
Czym są materiały porowate?
Materiały porowate to takie ciała stałe o unikalnych właściwościach fizycznych posiadające w swoim wnętrzu dużą liczbę luk (kanałów, komór), które najczęściej wypełnione są cieczą lub gazem. Mój zespół badawczy MSAGroup zajmuje się syntezą materiałów porowatych, których średnica porów nie przekracza 50 nm – czyli tak zwane materiały mikro- i mezoporowate.
Tego typu materiały można otrzymać z różnego rodzaju odpadów, m.in. popiołów lotnych – które powstają w wyniku energetycznego spalania węgla. Ich drobnoziarnisty charakter powoduje konieczność specyficznego składowania (mokre osadniki lub hangary o ogromnej powierzchni) aby ograniczyć możliwość wywiewania do powietrza najdrobniejszych cząstek tego odpadu.
Co można powiedzieć o ich cechach?
Bardzo istotną cechą materiałów porowatych (zeolitów, mezoporowatych krzemionek) jest możliwość modyfikacji ich powierzchni poprzez nanoszenie różnego rodzaju grup funkcyjnych, które zwiększają spektrum ich zastosowań (proces funkcjonalizacji). Tego typu rozwiązania szczególnie pożądane są w inżynierii środowiska i technologii chemicznej. Obecność aktywnych miejsc w strukturze materiałów zwiększa ich potencjał usuwania różnego rodzaju zanieczyszczeń występujących w formie ciekłej czy gazowej (usuwanie metali ciężkich, radionuklidów, pestycydów, farmaceutyków, substancji ropopochodnych czy CO2).
Dlaczego badania skierowane są na popioły lotne?
Natura tworzy zeolity o charakterze naturalnym, a bazując na warunkach tworzenia zeolitów naturalnych otrzymujemy zeolity syntetyczne.
Popioły lotne mogą stanowić bardzo dobry substrat do produkcji tego typu zeolitów. Można powiedzieć, że skład popiołów lotnych, które są odpadem powstającym w wyniku energetycznego spalania węgla jest bardzo podobny do popiołów wulkanicznych, które powstają w wyniku erupcji wulkanu (po opadnięciu na powierzchnie ziemi tworzą skały o charakterze tufów i tufitów, z których powstają zeolity naturalne).
Rozpoczynając badania, naszym głównym kierunkiem zainteresowań była możliwość otrzymania tylko i wyłącznie jednej grupy materiałów, czyli zeolitów (w tym kierunku posiadamy największe doświadczenie). W toku rozwijanych różnego rodzaju metod, syntez, otrzymywaliśmy coraz to nowsze struktury zeolitów (cała grupa minerałów).
Popioły lotne powstają w wyniku spalania węgla, prawda?
Węgiel nie zawiera tylko i wyłącznie składników palnych, posiada również przerosty innych skał. Kopalnie starają się jak najlepiej oczyścić z nich węgiel, natomiast żaden proces technologiczny nie jest stu procentowy.
W wyniku spalania węgla tworzą się żużle oraz popioły. Te pierwsze opadają na dno pieca (ze względu na swoją gęstość), natomiast najdrobniejsze frakcje są strumieniem gazów wynoszone do góry pieca i tam są wychwytywane na specjalnych filtrach. W ten sposób, oczywiście upraszczając powstają popioły lotne.
O jakich sukcesach można powiedzieć?
Projekt na razie trwa dopiero rok ale już udało się opracować możliwość wykorzystania produktów transformacji popiołów lotnych w dodatki specjalne do produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych.
Uzyskaliśmy na to dwa patenty. Jesteśmy także na etapie bardzo zaawansowanych rozmów z firmą, która jest zainteresowana wdrożeniem tej technologii do swojej działalności gospodarczej. Równolegle pracujemy nad rozwiązaniami związanymi z możliwością wykorzystania naszych materiałów porowatych o charakterze hybryd, (połączenia mineralno-bakteryjne), które z jednej strony próbujemy wykorzystać do betonów samonaprawiających, a z drugiej chcemy wykorzystać tego typu połączenia do m.in. usuwania substancji ropopochodnych z różnych nawierzchni (np. kostki brukowej).
Dziękujemy za rozmowę.
Sebastian Wach
