Dziewczyna i chityna. Czy pomysł doktorantki z Torunia jest rewolucyjny?

red 2 października 2016, aktualizowano: 03-10-2016 10:04

Doktorantka Anna Ilnicka i jej profesor, Jerzy P. Łukaszewicz z Wydziału Chemii UMK odkryli, że węgiel uzyskany z pancerzy skorupiaków sprawdzi się w baterii jako tania i ekologiczna elektroda.

Anna Ilnicka (na zdjęciu) i jej opiekun naukowy dr hab. Jerzy P. Łukaszewicz, prof. UMK, dostają nagrody za swoje chitynowe odkrycie.

Fot.: Andrzej Romański

Wszyscy wiedzą, jak wyglądają skorupiaki. Nie wiedzą, jak skomplikowaną drogę muszą przejść składniki ich biologicznej tkanki - od surowca do opracowanego badawczo materiału użytecznego dla człowieka.


Zacznijmy od definicji. Głównym bohaterem naukowej kariery zespołu z Torunia jest chityna. W języku Greka chiton znaczy tyle, co wierzchnie okrycie. W języku biologa chityna jest budulcem szkieletu zewnętrznego, czyli głównym składnikiem pancerzy skorupiaków (krabów, krewetek, kryli i raków). A w języku chemika (najtrudniejszym do pojęcia dla laika) chityna to polisacharyd glukozowy.

Jego struktura jest podobna do celulozy, składa się z długich łańcuchów polimerowych. Atutem tego materiału jest jego - podobnie, jak w przypadku celulozy - łatwa dostępność. Co obie substancje różni? Wytrzymałość. Wymiana części atomów tlenu na atomy azotu w strukturze chityny powoduje, że występują w niej dużo silniejsze międzycząsteczkowe wiązania wodorowe, co daje znacznie większą odporność mechaniczną chitynie niż celulozie.

Nadchodzi nowa bateria


Annę Ilnicką, doktorantkę z Katedry Chemii Materiałów, Adsorpcji i Katalizy Wydziału Chemii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, i jej opiekuna naukowego, dr. hab. prof. Jerzego P. Łukaszewicza, prof. UMK, badania nad właściwościami chityny i pochodzącego od niej chitozanu w 2011 roku zaprowadziły do Urzędu Patentowego (z innowacyjną technologią wytwarzania węgli aktywowanych o wysokiej zawartości azotu jako potencjalnych materiałów katodowych do baterii metal-powietrze czy ogniw paliwowych), w 2015 roku na naukowe salony, a za niedługi czas, otworzą, mają taką nadzieję, drzwi do...

- Do ekologicznego sposobu produkowania baterii, które będą nieporównywalnie tańsze od tych, z których korzystamy obecnie - tłumaczy Anna Ilnicka.

Technologia opracowana na UMK to przełom w dziedzinie nowych elektrochemicznych źródeł prądu. Wynaleziono materiał, który pozwoli na produkcję tanich, ekologicznych (łatwych w utylizacji) i wydajnych baterii do powszechnego zastosowania. Potencjalnymi odbiorcami technologii wytwarzania węgli są liczni, w skali światowej, wytwórcy akumulatorów i ogniw do urządzeń elektrochemicznych oraz tych wykorzystywanych w motoryzacji.

Produkcja tego typu baterii jest bezpieczna dla środowiska, w przeciwieństwie do tych starego typu, które ponadto zawierają bardzo drogie metale, m.in. platynę.

- Dotychczas węgle aktywowane pozyskiwano najczęściej z drewna, z łupin orzechów kokosowych, jednak materiały te charakteryzowały się niską zawartością azotu. Dlatego też istotne stało się zaproponowanie surowców, których przetwórstwo doprowadzi do otrzymania materiałów zawierających azot (więcej o dodatkowo 8-10 proc.), czyli centrum katalityczne dla reakcji elektrodowych- wyjaśnia doktorantka.

Jej wynalazek znajdzie dzięki swoim właściwościom zastosowanie we wszystkich bateriach, w których elektroda bazuje na węglu. Badaczka podkreśla walor ekonomiczny i ekologiczny odkrycia. Zwrócono na to także uwagę w dokumentacji patentowej: „Konkurencyjne rozwiązania (...) charakteryzują się wysoką zawartością metali szlachetnych, szczególnie platyny. Rozwiązanie oparte na platynie jest pozbawione sensu ekonomicznego, gdyż elektroda ważąca 10 g musi zawierać aż 3 g platyny (cena 1 g platyny o próbie 960 wynosi 90 zł). Z tego względu baterie/akumulatory, wyposażone w katody platynowe musiałyby być poddawane recyklingowi w celu odzyskania tego komponentu. Ceny platyny systematycznie rosną...”.

Złote medale


Badania nad elektrochemicznym zastosowaniem uzyskanych z chityny i chitozanu wysokoazotowych materiałów węglowych naukowcy z UMK prowadzą ponad cztery lata. Surowcem do eksperymentów są niedrogie produkty uboczne przemysłu spożywczego, konkretnie muszle krewetek. Niedrogie powinny więc być także baterie otrzymane z udziałem bogatych w azot materiałów węglowych oraz ich późniejsza utylizacja.

Wynikami pracy polskich chemików zainteresował się instytut z Niemiec, a także słynący z elektrochemicznych innowacji badacze z Japonii. Współpraca trwa. W zeszłym roku Anna Ilnicka i Jerzy P. Łukaszewicz razem z Centrum Transferu Technologii UMK w Toruniu powołali spółkę spin-off, której zadaniem jest doprowadzenie do komercjalizacji wynalazku.

Dotychczasowe osiągnięcia Anny Ilnickiej, m.in. uzyskany patent, nagrody i medale, przyznane na targach innowacji i wynalazczości, a także statuetka Ambasadora Innowacji 2015 od Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego, zostały ostatnio dostrzeżone przez Polskie Towarzystwo Chitynowe, które wyróżniło doktorantkę nagrodą im. prof. dr. hab. Henryka Struszczyka. To kolejny znaczący laur, a są wśród nich (dla dwuosobowego zespołu) m.in. Złote Medale w Konkursie im. Luisa Lépine na 114. Targach Wynalazczości w 2015 roku w Paryżu, na 64. międzynarodowej wystawie The World Exhibition of Inventions, Research and New Technologies INNOVA 2015 w Brukseli, złoto na Międzynarodowych Targach Innowacji Gospodarczych i Naukowych „Intarg” w Krakowie...

Teczka osobowa


Anna Ilnicka

Doktorantka z Katedry Chemii Materiałów, Adsorpcji i Katalizy Wydziału Chemii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Pochodzi z Włocławka. Naukową pasję do przedmiotów ścisłych odkryła już w liceum, w szczególności zainteresowanie chemią, dzięki zaangażowaniu nauczyciela tego przedmiotu. Poza nauką znajduje czas na taniec (szczególnie latynoamerykański). Anna Ilnicka zna ten temat od podszewki, jako wieloletnia podopieczna szkół tańca.

Nie są jej obce też inne wyzwania, doznania ekstremalne, dlatego chętnie wykorzystała prezent ślubny i... poleciała na motolotni.

Rozpowszechnianie niniejszego artykułu możliwe jest tylko i wyłącznie zgodnie z postanowieniami „Regulaminu korzystania z artykułów prasowych” i po wcześniejszym uiszczeniu należności, zgodnie z cennikiem.

Dodaj swój komentarz najciekawsze najstarsze najnowsze

  1. 02-10-2016 12:00

    Oceniono 9 razy 9 0

    - TorTor: Gratuluję pani Ani i UMK, że m atak zdolnych studentów. To nie pierwsze takie prestiżowe wyróżnienie dla studentów UMK :)

    Odpowiedz