Rzeszów, 27 listopada, 2012 r.

Transkrypt

1 Rzeszów, 27 listopada, 2012 r. OPINIA o całokształcie dorobku naukowego dr inż. Marii MADEJ- LACHOWSKIEJ ze szczególnym uwzględnieniem rozprawy habilitacyjnej pt. Reforming metanolu parą wodną termodynamika, kataliza i kinetyka procesu w związku z postępowaniem o nadanie stopnia doktora habilitowanego nauk technicznych w dyscyplinie inżynieria chemiczna. Pani dr inż. Maria MADEJ-LACHOWSKA studiowała na Wydziale Technologii i Inżynierii Chemicznej Politechniki Śląskiej w Gliwicach ( ). Uzyskała dyplom magistra inżyniera chemika o specjalności inżynieria chemiczna. Po ukończeniu studiów w 1977 roku podjęła pracę w Zakładzie Inżynierii Chemicznej i Konstrukcji Aparatury Polskiej Akademii Nauk (obecnie Instytut Inżynierii Chemicznej PAN) w Gliwicach, gdzie pracuje do chwili obecnej. Pracę doktorską pt. Kinetyka syntezy metanolu na katalizatorze CuO/ZnO/Al 2 O 3 wykonała pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Jerzego Skrzypka i obroniła w 1987 roku na Wydziale Chemicznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach (recenzenci: prof. dr hab. inż. Józef Szarawara oraz prof. dr hab. inż. Andrzej Gawdzik). Najważniejszym osiągnięciem naukowym Habilitantki jest opracowanie katalizatora do procesu reformingu metanolu parą wodną, którego celem jest

2 2 wytwarzanie wodoru. Otrzymywany w tym procesie wodór może być wykorzystany do zasilania ogniw paliwowych. Katalizatory stosowane w procesie reformingu metanolu parą wodną powinny charakteryzować się wysoką aktywnością katalityczną oraz selektywnością. Proces reformingu metanolu parą wodną jest procesem katalitycznym, przebiegającym pod ciśnieniem atmosferycznym, w zakresie temperatury K w trakcie, którego z mieszaniny parowej metanolu i wody powstaje wodór i ditlenek węgla. Oprócz reakcji głównej w układzie zachodzi następcza reakcja uboczna w wyniku, której ditlenek węgla reaguje z wodorem dając tlenek węgla i wodę. Reakcja uboczna jest reakcją niepożądaną, gdyż powstający tlenek węgla jest silną truciznę dla stosowanego w ogniwie paliwowym z protonowymienną membraną polimerową katalizatora platynowego. Wyniki badań związane z osiągnięciem naukowym Pani dr inż. Marii MADEJ-LACHOWSKIEJ pt. Reforming metanolu parą wodną termodynamika, kataliza i kinetyka procesu zawarte są w monografii habilitacyjnej: M. Madej-Lachowska, Reforming metanolu parą wodną termodynamika, kataliza i kinetyka procesu, ARGI Wrocław, 1-67, 2012, oraz czterech samodzielnych publikacjach: 1. M. Lachowska, Termodynamika procesu reformingu metanolu parą wodną, Inż.Chem.Proc., 25, , 2004, 2. M. Lachowska, Reforming metanolu parą wodną na katalizatorze miedziowo-cynkowo-cyrkonowym modyfikowanym Ga, Mn oraz Mg, Inż.Chem.Proc., 25, , 2004, 3. M. Lachowska, Au-, Ag- and Pd- promoted catalysts in steam reforming of methanol, Chem. Process Eng., 28, , 2007,

3 3 4. M. Lachowska, Steam reforming of methanol over Cu/Zn/Zr/Ga catalyst effect of the reduction conditions on the catalytic performance, Reac. Kinet.Mech.Cat., 101, 85-91, Wykorzystując model termodynamiczny procesu, który uwzględnia dwie opisane wyżej reakcje, przeanalizowano wpływ ciśnienia, temperatury oraz składu mieszaniny reakcyjnej na równowagowe głębokości przereagowania oraz równowagowe udziały zawartości wodoru i tlenku węgla. W wyniku przeprowadzonej analizy ustalono, że proces reformingu metanolu parą wodną powinien być prowadzony pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturze nieprzekraczającej 480 K i z surowcem o składzie zbliżonym do stechiometrycznego. Znalezienie optymalnego katalizatora do tego procesu polegało na przeprowadzeniu modyfikacji trójskładnikowego katalizatora Cu/ZnO/ZrO 2 jednym lub kilkoma promotorami. Opracowano 16 katalizatorów miedziowocynkowocyrkonowych z dodatkiem promotorów: Ga, Ag, Au, Cr, Ce, Mg, La, Mn oraz Pd. Najlepszymi z przebadanych okazały się katalizatory zawierające jako promotory: chrom, cer, gal oraz lantan. Ze względu na bardzo niewielkie różnice w aktywności tych katalizatorów, trudno było o wytypowanie jednego, najlepszego z nich. Katalizatory typu miedziowego uzyskują właściwą aktywność katalityczną po przeprowadzeniu redukcji. Przeprowadzone badania dla wybranego katalizatora (Cu/ZnO/ZrO 2 /Ga 2 O 3 ) wykazały, że najlepszą selektywność i aktywność katalityczną uzyskuje się, gdy proces redukcji prowadzony jest przy wykorzystaniu, jako czynnika redukującego, mieszaniny metanolu i wody. Dla katalizatora bazowego CuZnoZrO 2 przeprowadzono badania kinetyczne. W oparciu o uzyskane wyniki tych badań opracowano równanie kinetyczne uwzględniające wpływ stężenia reagentów oraz temperatury na szybkość przebiegu reakcji głównej.

4 4 W monografii habilitacyjnej oraz w publikacji [1], cytowanych powyżej znaleziono błędy: 1. Dla reakcji ubocznej (1.2) zdefiniowano stopień przemiany w oparciu o zmianę liczy moli produktu reakcji wzór (4.2). Taka definicja jest nieprawidłowa z punktu widzenia formalnego. Stopnie przemiany definiuje się w oparciu o zmianę liczby moli substratów. Poza tym zmianę liczby moli CO odniesiono do początkowej liczby moli metanolu co jest niedopuszczalne. Po dokładnej analizie tych publikacji uważam, że zastosowane definicje głębokości przereagowania (wzory (4.1) i (4.2)) powinny być nazwane bezwymiarowe liczby postępu reakcji, przy czy w mianowniku oby wyrażeń powinny być współczynniki stechiometryczne metanolu (4.1) i CO (4.2) np. (1) W przypadku obu reagentów Me i CO te współczynniki wynoszą -1 i +1, a stosując wzór (4.1) wartości α 1 powinny być ujemne. Policzone wartości przez Habilitantkę są jednak dodatnie, takie jak ze wzoru (1). Mimo błędów formalnych w monografii i publikacji [1], zawarte w rozdz. 4 i pub. [1] wyniki są poprawne, a wyciągnięte wnioski końcowe prawidłowe. 2. Część wzorów opisujących równowagowe ułamki molowe poszczególnych składników mieszaniny reakcyjnej jest napisane niepoprawnie ((4.3) i (4.8) - poprawnie, natomiast (4.4), (4.5), (4.6) oraz (4.7) niepoprawnie). Wymienione wyżej wzory powinny mieć postać (2) Po rozmowie telefonicznej z Habilitantką doszedłem do wniosku, że zauważone błędy można potraktować, jako błędy edytorskie, gdyż wykonane obliczenia według błędnych wzorów nie dałyby.

5 5 Cała działalność naukowa Habilitantki związana jest z procesami reaktorowymi. Najpierw w ramach pracy doktorskiej zajmowała się kinetyką syntezy metanolu na katalizatorze CuO/ZnO/Al 2 O 3. Dla tego procesu przeprowadziła analizę termodynamiczną, ustaliła mechanizm zachodzących reakcji oraz opracowała kinetykę niskociśnieniowej syntezy metanolu. W następnym etapie prowadziła badania nad zastąpieniem poprzedniego katalizatora przez CuO/ZnO/ZrO 2 oraz jego modyfikacją do syntezy metanolu z ditlenku węgla i wodoru. Dodatek promotorów poprawił zdecydowanie aktywność katalizatora bazowego, a trzy z opracowanych katalizatorów dawały dwukrotnie wyższe wydajności metanolu w temperaturze około 480 K. Były to katalizatory modyfikowane galem i chromem, cerem oraz cerem i chromem. Badania te prowadzone były we współpracy z Instytutem Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN w Krakowie. W latach uczestniczyła w badaniach dotyczących katalitycznego uwodornienia tlenku węgla do metanolu i wyższych alkoholi alifatycznych. W ramach tych prac opracowano grupę selektywnych katalizatorów do tego procesu na drodze modyfikacji katalizatorów do niskociśnieniowej syntezy metanolu. Brała udział w badaniach kinetyczny nad procesami estryfikacji kwasów karboksylowych różnymi alkoholami alifatycznymi. Estry są substancjami chemicznymi o dużym znaczeniu przemysłowym i produkowane są na dość dużą skalę. Opracowane równania kinetyczne mogą być wykorzystywane do projektowania i sterowania instalacji przemysłowych. Habilitantka posiada bogaty dorobek naukowy. Jest autorką 1 monografii i 6 publikacji naukowych, poza tym jest współautorką 34 publikacji, 2 rozdziałów w monografiach, 31 wystąpień na konferencjach międzynarodowych i 9 na konferencjach krajowych. Jest współautorką jednego wdrożenia.

6 6 Uczestniczyła w realizacji 9 projektów badawczych: 2 jako kierownik, 4 jako główny wykonawca i 3 jako wykonawca. Większość publikacji, których jest autorem lub współautorem ukazała się w czasopismach z listy filadelfijskiej, a ich sumaryczny impact factor wynosi 19,742. Suma cytowań jej publikacji według JCR wynosi 178 a indeks Hirscha jest równy 8 (WoS). Podsumowując mogę stwierdzić, że Pani dr inż. Maria MADEJ- LACHOWSKA, wniosła istotny wkład w opracowanie nowych katalizatorów stosowanych w procesach: syntezy metanolu z ditlenku węgla i wodoru, syntezy metanolu i wyższych alkoholi z tlenku węgla i wodoru oraz reformingu metanolu parą wodną oraz ich gruntowne przebadanie. Uważam, że oceniany dorobek naukowy oraz rozprawa habilitacyjna odpowiadają w pełni warunkom stawianym w Ustawie o Stopniach Naukowych i Tytule Naukowym z dnia 14 marca 2003 roku i wnoszę o nadanie Pani dr inż. Marii MADEJ-LACHOWSKIEJ stopnia naukowego doktora habilitowanego nauk technicznych w dyscyplinie inżynieria chemiczna.