OCENA. Łódź, dn r.

Transkrypt

1 Łódź, dn r. Prof. dr hab. inż. M. Dziubiński Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej ul. Wólczańska Łódź OCENA całokształtu dorobku naukowego, dydaktycznego i organizacyjnego oraz monografii habilitacyjnej Wymiana masy w przepływie gaz-ciecz w mikroreaktorach dr inż. Pawła Sobieszuka w związku z postępowaniem o nadanie stopnia naukowego doktora habilitowanego Ocenę dorobku naukowego, dydaktycznego i organizacyjnego dr inż. Pawła Sobieszuka przygotowałem stosując kryteria oceny ujęte w Rozporządzeniu Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dn r., Dz.U.Nr 196 poz w sprawie kryteriów oceny osiągnięć osoby ubiegającej się o nadanie stopnia doktora habilitowanego. Do opracowania recenzji posłużyła mi dostarczona przez Habilitanta dokumentacja zawierająca materiały i informacje o kandydacie wymagane w Ustawie o Stopniach i Tytułach z dn (Dz.U.nr 65 z późniejszymi zmianami). 1. Sylwetka Habilitanta Dr inż. P. Sobieszuk w 1993 r. rozpoczął studia na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej. W 1998 r. obronił pracę magisterską uzyskując dyplom magistra inżyniera na kierunku inżynieria chemiczna. W tym samym roku rozpoczyna studia doktoranckie na macierzystym wydziale. Pracę doktorską pt. Kinetyka mikrobiologicznej denitryfikacji obronił w 2003 r. Promotorem pracy był prof. dr hab. inż. Krzysztof Szewczyk. Wykonanie pracy doktorskiej finansowane było poprzez pozyskany przez Kandydata grant promotorski KBN. Po uzyskaniu stopnia doktora nauk technicznych w październiku 2003 r. zostaje zatrudniony na etacie adiunkta naukowo-dydaktycznego w Zakładzie Inżynierii Reaktorów Chemicznych i Bioprocesów na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej. W zakładzie tym, który w 2009 r. zmienił nazwę na Zakład Biotechnologii i Inżynierii Bioprocesowej, pracuje do chwili obecnej. Działalność naukowo-badawcza dr inż. P. Sobieszuka związana jest z szeroko pojętą tematyką inżynierii bioprocesowej oraz procesów mikroreaktorowych. Zainteresowanie Habilitanta tą tematyką wywodzi się jeszcze z okresu studiów, kontynuuje je w wykonanej pracy magisterskiej i doktorskiej, zaś badania w obszarze 1

2 mikroreaktorów wykonuje w zespole badawczym kierowanym przez wybitnego specjalistę inżynierii chemicznej prof. dr hab. inż. R. Pohoreckiego. Podsumowaniem obszernych badań procesów wymiany masy w mikroreaktorach jest przedstawiona przez dr inż. P. Sobieszuka praca habilitacyjna. Problematyce tej poświęcona jest zdecydowana większość Jego publikacji oraz wystąpień na konferencjach naukowych. Dr inż. P. Sobieszuk nie odbył do chwili obecnej stażu naukowego w zagranicznej uczelni, nie ma również udokumentowanego wdrożenia wyników jego badań do praktyki przemysłowej. Nie ma również w swoim dorobku żadnego patentu, który uzyskałby ochronę w Urzędzie Patentowym RP. Rekompensuje to bardzo wysokim poziomem badań oraz podniesieniem swoich doświadczeń w pracy naukowej poprzez udział w latach jako jeden z wykonawców w realizacji grantu europejskiego IMPULSE pt. Integrated Multiscale Process Units with Locally Structured Elements w ramach 6 Ramowego Programu Unii Europejskiej. 2. Działalność naukowa Działalność naukowa dr inż. P. Sobieszuka związana jest z następującymi kierunkami badań: procesami inżynierii bioprocesowej ze szczególnym uwzględnieniem procesów nitryfikacji i denitryfikacji, zagadnieniami hydrodynamiki i wymiany masy w mikroreaktorach oraz wykorzystaniem ogniw mikrobiologicznych do produkcji energii. Opublikowany sumaryczny dorobek naukowy dr inż. P. Sobieszuka obejmuje: 1 monografię Współautorstwo jednego skryptu (udział 10%) 30 publikacji (w tym 25 po doktoracie) 6 pełnych tekstów i 14 abstraktów w materiałach konferencyjnych 29 referatów i plakatów na międzynarodowych i krajowych konferencjach naukowych (w tym 26 po doktoracie) 4 niepublikowane opracowania dla Zakładów Azotowych Tarnów- Mościce (udział 10%) Dr inż. P. Sobieszuk w autoreferacie pisze, że Jego dorobek obejmuje 51 publikacji, przy czym do publikacji zalicza 14 abstraktów w materiałach konferencyjnych. Osiemnaście publikacji Habilitanta zostało opublikowanych w czasopismach z tzw. listy filadelfijskiej. Należą do nich czasopisma o wysokim poziomie naukowym: Chemical Engineering Journal (IF=3,473), Sensors and Actuators (IF=3,535), Chemical Engineering Science (IF=2,386), Chemical Engineering Processing (IF=1,95), Chemical Engineering R & D (IF = 1,927), Environmental Techn. (IF = 1,606) oraz Inżynieria Chemiczna i Procesowa (Chem. Process Eng. IF = 0,394). Uzupełnia tę listę 6 publikacji w Inżynierii i Aparaturze Chemicznej oraz kilka publikacji w Zeszytach Naukowych Politechniki Łódzkiej i Pracach Naukowych IICh PAN. 2

3 Znaczącym dorobkiem naukowym dr inż. P. Sobieszuka jest 29 prezentacji wyników badań na konferencjach naukowych, w tym na 15 konferencjach zagranicznych. Zdecydowana większość prezentacji konferencyjnych została przedstawiona w postaci posterów. Nie ma wśród prezentacji konferencyjnych ani jednego referatu wygłoszonego na międzynarodowej konferencji naukowej. Zdecydowana większość publikacji Habilitanta ma wielu współautorów od dwóch do nawet siedmiu. Zadeklarowany i potwierdzany przez współautorów udział Habilitanta w tych pracach wynosi od 15% do 75%. Przy czym zaskakującym jest fakt, że największa liczba współautorów dotyczy publikacji, które są prezentowane przez dr inż. P. Sobieszuka jako jednotematyczny cykl publikacji będący wynikiem badań przedstawionych jako praca habilitacyjna. Nasuwa się więc pytanie o merytoryczny i koncepcyjny udział Habilitanta w ich przygotowaniu. Sumaryczny Impact Factor publikacji, w których Habilitant jest współautorem wynosi IF = 28,268, zaś suma punktów wg punktacji MNiSzW jest równa 530. Indeks Hirscha według bazy Web of Science wynosi h = 8, zaś liczba cytowań 98 (z autocytowaniami 109). Są to bardzo dobre wskaźniki aktywności naukowej Habilitanta świadczące o wysokim poziomie naukowym Jego dorobku publikacyjnego. Na podkreślenie w działalności naukowej dr inż. P. Sobieszuka zasługuje fakt udziału jako wykonawca w grancie europejskim IMPULSE w ramach 6 Ramowego Programu Unii Europejskiej oraz w grancie NCBiR Wykorzystanie ogniw mikrobiologicznych do produkcji energii, wodoru w miniaturowych systemach detekcji. Dr inż. P. Sobieszuk był również w latach kierownikiem grantu NCN Badania hydrodynamiki i wymiany masy w mikroreaktorach gaz-ciecz". O uznaniu przez środowisko wiedzy i doświadczenia w zakresie inżynierii chemicznej i procesów realizowanych w mikroskali świadczy powierzenie dr inż. P. Sobieszukowi recenzowania kilkunastu publikacji w wielu znaczących czasopismach naukowych o zasięgu międzynarodowym. Podsumowując dorobek naukowy dr inż. P. Sobieszuka należy stwierdzić, że reprezentuje on wysoki poziom naukowy czego wyrazem jest 18 prac opublikowanych w czasopismach zamieszczonych w Jouranal Citation Raports (JCR). Habilitant wykazuje dużą aktywność w prezentowaniu wyników badań na konferencjach naukowych, zaś prowadzone przez Niego badania w zakresie procesów wymiany masy w mikroreaktorach oprócz znaczenia poznawczego mają potencjalny duży aspekt praktyczny. 3. Ocena rozprawy habilitacyjnej Rozprawa habilitacyjna dr inż. P. Sobieszuka Wymiana masy w przepływie gaz-ciecz w mikroreaktorach została opublikowana przez Oficynę Wydawniczą Politechniki Warszawskiej. T.XXXVII, z.1, Warszawa Jest to 140 stronicowe opracowanie będące podsumowaniem wieloletniej działalności badawczej Habilitanta. Monografia składa się z 6 rozdziałów oraz spisu literatury zawierającego 143 pozycje z czego 16 cytowanych prac to współautorskie publikacje Habilitanta. 3

4 Przedstawianej monografii habilitacyjnej towarzyszy cykl 17 jednotematycznych publikacji w tym 11 publikacji w czasopismach z listy filadelfijskiej. W mojej opinii w/w cykl publikacji mógł być wystarczającą podstawą do wszczęcia postępowania habilitacyjnego. Zaprezentowana monografia jest zwięzłym i dobrze uporządkowanym podsumowaniem obszernego zakresu badań wykonanych przez Habilitanta. Rozdział pierwszy rozprawy habilitacyjnej jest zwięzłym wprowadzeniem do zagadnień procesów realizowanych w mikroskali, specyfiki takich procesów, klasyfikacji mikroreaktorów oraz możliwości intensyfikacji procesów wymiany ciepła i masy w mikroreaktorach. W rozdziale tym Autor przedstawił cel pracy, którym był opis wymiany masy w mikroreaktorach otwartych i zamkniętych. Dalsza część monografii podzielona jest na dwie zasadnicze części dotyczące hydrodynamiki oraz wymiany masy w mikroreaktorach zamkniętych (rozdział 2 i 3) oraz mikroreaktorach otwartych (rozdział 4 i 5). Rozdział drugi jest szczegółowym przedstawieniem hydrodynamiki przepływów ciecz-gaz i ciecz-ciecz w mikrokanałach zamkniętych. Autor omawia struktury przepływów dwufazowych i mapy przepływu umożliwiające przewidywanie warunków występowania takich struktur. Mimo nie uwzględnienia w dyskusji kilku opublikowanych w literaturze map przepływu ciecz-gaz w mikrokanałach Autor dochodzi do słusznego wniosku, że nie ma opracowanej uniwersalnej mapy przepływu gaz-ciecz w mikrokanałach i konieczne jest dalsze badanie tego zagadnienia. Najczęściej występującą strukturą przepływu ciecz-gaz w mikrokanałach jest przepływ Taylora. Autor szczegółowo dyskutuje wpływ napięcia powierzchniowego, lepkości cieczy, natężenia przepływu obu faz i zwilżalności ścianki na geometrię przepływu Taylora, w tym grubość filmu cieczy czyli parametru szczególnie ważnego z punktu widzenia procesu wymiany masy oraz spadku ciśnienia. Autor stwierdza, że do obliczania oporów przepływu mieszanin gaz-ciecz w mikroreaktorze można stosować klasyczną korelację Lockharta-Martinellego oraz model homogeniczny. W rozdziale tym Autor nie ustrzegł się drobnych błędów. Nieprawidłowa jest postać definicji parametru Lockharta-Martinelli (równ. 2.18). Rozdział trzeci jest prezentacją stanu wiedzy oraz kompleksowych badań Autora dotyczących wymiany masy w mikrokanałach zamkniętych. Habilitant wykonał badania wartości objętościowych współczynników wnikania masy po stronie cieczy k L a, współczynników wnikania masy po stronie cieczy k L i gazu k G oraz powierzchni międzyfazowej. Wartości współczynników wnikania gazu k G Autor uzyskał wyłącznie drogą symulacji numerycznej CFD. Badania eksperymentalne wykonał dla układu CO 2 bufor węglanowy w szklanym mikroreaktorze o przekroju kołowym o średnicy 0,4 mm i długości mikrokanału 0,1 m. Przepływ Taylora był filmowany za pomocą szybkiej kamery cyfrowej (500 do 4000 klatek/s) i stosunkowo dużej rozdzielczości 1280 x 1024 pikseli. Autor sprawdził opublikowane w literaturze korelacje umożliwiające obliczanie objętościowego współczynnika wnikania masy w przepływie Taylora, stwierdzając że 4

5 przewidują one zdecydowanie zbyt duże wartości k L a w stosunku do uzyskanych przez Autora doświadczalnych wartości k L a w mikroreaktorze. Autor przeanalizował mechanizm wymiany masy w układzie ciecz-gaz w mikroreaktorze oraz zaproponował równania korelacyjne pozwalające obliczyć wartość współczynnika wnikania masy po stronie cieczy k L równ. (3.75) oraz gazu k G równ. (3.78) lub (3.79). Przy czym Autor nie wyjaśnił idei zaproponowania dwóch prostych równań korelacyjnych do obliczania współczynnika wnikania masy k G i które z tych równań daje lepszy opis danych doświadczalnych. Autor potwierdził również z zadawalającą dokładnością wartość powierzchni międzyfazowej określanej eksperymentalnie metodą chemiczną i fotograficzną. W badaniach uzyskał bardzo duże wartości powierzchni międzyfazowej gaz-ciecz w mikroreaktorze rzędu 10 4 m 2 /m 3. W rozdziałach czwartym i piątym Autor przedstawia analogiczne badania własne jakie zaprezentował w rozdziałach 2 i 3, ale dla mikroreaktorów otwartych. Badania wymiany masy w mikroreaktorach otwartych są niezmiernie skromnie reprezentowane w literaturze przedmiotu i ograniczają się do kilku prac opublikowanych dla dwóch różnych mikroreaktorów. Podjęcie przez Autora takich badań uważam więc za bardzo celowe. W badaniach eksperymentalnych Autor stosował mikroreaktor otwarty ze spływającą warstewką cieczy w pionowych mikroszczelinach o przekroju prostokątnym 0,3 x 0,6 mm wykonanych w Institut für Mikrotechnik w Mainz. Jako media eksperymentalne stosował układ CO 2 -NaOH-H 2 O lub CO 2 -MEA-H 2 O. Autor wykonał szeroki zakres badań wartości współczynników wnikania masy po stronie cieczy i po stronie gazu oraz wykazał że wartości k L są bardzo silnie uzależnione od rozmiaru mikrokanału i mogą być przypisywane wyłącznie do aparatu, w którym zostały wyznaczone. Stosowanie równań korelacyjnych na obliczenie wartości k L uzyskanych dla konkretnego mikroreaktora do obliczania wartości k L dla innego mikroreaktora może być obarczone znacznym błędem. Różnice mogą wynosić nawet kilkadziesiąt procent. Wykazał również, że klasyczne korelacje do obliczania współczynników wnikania masy przy spływie po płaskiej ścianie w makroskali dają znacznie zaniżone wartości k L w stosunku do wartości określanych doświadczalnie w mikrokanałach. Autor przedstawił również badania eksperymentalne dotyczące warunków wystąpienia efektu Marangoniego w mikroreaktorach. Badania te mają duże znaczenie poznawcze, ponieważ nie były do chwili obecnej przedmiotem opublikowanych prac naukowych. Autor potwierdził występowanie efektu Marangoniego w mikroskalowej przestrzeni mikroreaktora ze spływającą warstewką cieczy. W mojej opinii do najważniejszych osiągnięć pracy habilitacyjnej dr inż. P. Sobieszuka będących nowością naukową należą: 1. Wyznaczanie wartości współczynników wnikania masy po stronie cieczy i gazu w mikroreaktorach zamkniętych i otwartych oraz zaproponowanie odpowiednich równań modelowych opisujących wartości tych współczynników. 5

6 2. Określenie wartości powierzchni międzyfazowej w reaktorze zamkniętym i potwierdzenie całkowitego wykorzystania tej powierzchni w procesie wymiany masy w układzie gaz-ciecz w przepływie Taylora. 3. Określenie warunków występowania efektu Marangoniego w mikroreaktorze otwartym ze spływającą warstewką cieczy. 4. Zaproponowanie oryginalnej metody zastosowania mikroreaktora z kanałami zamkniętymi do wyznaczania wartości stałej Henry ego. 5. Wykazanie możliwości znaczącej intensyfikacji wymiany masy w mikroreaktorach z przepływem gaz-ciecz w porównaniu z analogicznymi procesami realizowanymi w reaktorach o konwencjonalnych rozmiarach. Poziom merytoryczny recenzowanej rozprawy habilitacyjnej oceniam bardzo wysoko. Praca ma głównie charakter doświadczalny. Wykonany szeroki zakres bardzo interesujących badań dotyczących wymiany masy w mikroreaktorach, precyzyjny opis uzyskanych wyników oraz znaczące elementy nowości naukowej sprawiają, że w mojej opinii recenzowana praca w pełni odpowiada wymogom stawianym rozprawom habilitacyjnym. 4. Ocena działalności dydaktycznej i organizacyjnej Dr inż. P. Sobieszuk ma bogate doświadczenie dydaktyczne. Prowadzi zajęcia projektowe, laboratoria i wykłady dla studentów Politechniki Warszawskiej. Opracował i prowadzi dwa autorskie wykłady Mikroreaktory od 2008 r. i Modelowanie bioprocesów od 2012 r. dla studentów Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej oraz Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej. Jest kierownikiem i prowadzącym zajęcia laboratoryjne Bioprocess Laboratory i Microbial Culture dla anglojęzycznej specjalności Applied Biotechnology dla II stopnia studiów Wydziału Chemicznego PW. W 2006 r. współtworzył nową pracownię Techniki Hodowli Komórek. Brał udział w modernizacji dwóch laboratoriów studenckich: Laboratorium Bioprocesów i Laboratorium Inżynierii Bioreaktorów na swoim macierzystym wydziale. Jest współautorem skryptu Laboratorium Bioprocesów i części zajęć projektowych z Inżynierii Reaktorów Chemicznych. W latach był promotorem 24 prac magisterskich i inżynierskich wykonanych na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej oraz Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Dr inż. P. Sobieszuk aktywnie uczestniczy w działalności organizacyjnej na rzecz środowiska akademickiego. W latach był opiekunem roku w Międzywydziałowym Centrum Biotechnologii PW. Od 2012 r. pełni funkcję pełnomocnika dziekana ds. praktyk studenckich. Ma doświadczenie w organizacji konferencji naukowych był bowiem członkiem komitetu organizacyjnego III Ogólnopolskiego Sympozjum Biotechnologia w Uczelniach Technicznych. 6

7 5. Wniosek końcowy Stwierdzam, że przedłożona mi do oceny rozprawa habilitacyjna Wymiana masy w przepływie gaz-ciecz w mikroreaktorach oraz całokształt dorobku naukowego, dydaktycznego i organizacyjnego dr inż. P. Sobieszuka w mojej opinii w pełni spełnia ustawowe wymagania stawiane kandydatom do uzyskania stopnia naukowego doktora habilitowanego. Uważam, że dr inż. P. Sobieszuk jest dojrzałym pracownikiem naukowym legitymującym się poważnym dorobkiem publikacyjnym, posiada odpowiednie kwalifikacje umożliwiające prowadzenie samodzielnych badań naukowych w obszarze procesów realizowanych w mikroskali, a Jego rozprawa habilitacyjna stanowi kompleksowe rozwiązanie problemu badawczego, wnoszące znaczące elementy nowości naukowej. W konkluzji z całym przekonaniem stawiam wniosek o nadanie dr inż. Pawłowi Sobieszukowi stopnia naukowego doktora habilitowanego w dziedzinie nauk technicznych w dyscyplinie inżynieria chemiczna. 7