P O L I T E C H N I K A POZNAŃSKA

Transkrypt

1 Dr hab. inŝ. BOGDAN WYRWAS P O L I T E C H N I K A POZNAŃSKA Instytut Chemii i Elektrochemii Technicznej Zakład Chemii Ogólnej i Analitycznej ul. Piotrowo POZNAŃ tel fax Bogdan.Wyrwas@put.poznan.pl Poznań, dn r. R E C E N Z J A pracy doktorskiej mgr. inŝ. Piotra Lisieckiego pt. Wpływ biodiesla na biodegradację oleju napędowego wykonanej w Zakładzie Chemii Organicznej Instytutu Technologii i InŜynierii Chemicznej, Politechniki Poznańskiej pod kierunkiem prof. dr. hab. inŝ. Andrzeja Olszanowskiego Dobór i znaczenie tematu Szacuje się, Ŝe do środowiska w skali globalnej na skutek wycieków dostaje się miliony ton związków ropopochodnych. Rekultywacja terenów skaŝonych ropopochodnymi jest złoŝona i kosztowna. Nowe dyrektywy Unii Europejskiej, dotyczące standardów środowiskowych, ograniczyły moŝliwość stosowania klasycznych technologii remediacji. Biologiczne metody uzdatniania skaŝonych obszarów uznano więc za potencjalnie skuteczną technikę usuwania zanieczyszczeń. Zanieczyszczenie ziemi produktami ropopochodnymi w Polsce jest duŝe i słabo udokumentowane, a przy tym ciągle postępuje. DuŜą uwagę zwraca się na awaryjne wycieki ropy naftowej. Silne skaŝenie gleby olejem napędowym zmienia warunki geotechniczne i powietrzno-wodne oraz jest 1

2 toksyczne dla roślin. Niesie równieŝ niebezpieczeństwo występowania w środowisku substancji potencjalnie mutagennych i rakotwórczych. Bioremediacja jest dogodną metodą usuwania ropopochodnych ze środowiska. W przypadku skaŝeń olejem napędowym hydrofobowa natura związków petrochemicznych i ich słaba rozpuszczalność w wodzie powoduje znaczący spadek transferu masy źródła węgla dostępnego dla komórek bakteryjnych, obniŝając jego biodostępność. Mała rozpuszczalność produktów naftopochodnych ogranicza wzrost mikroorganizmów i spowalnia tempo biodegradacji. Olej napędowy stanowi mieszaninę tysięcy związków o zróŝnicowanej budowie, przez co konieczne jest współdziałanie wielu rodzajów mikroorganizmów o uzupełniających się własnościach metabolicznych Zobowiązania wobec Unii Europejskiej obligują nas do ciągłego wzrostu udziału energii odnawialnej i do 2020 r. Polska powinna osiągnąć poziom co najmniej 15% w finalnym zuŝyciu energii, a 20% w roku 2030, przy czym w 2020 r. udział biopaliw w rynku paliw transportowych powinien wynieść 10%. Obecnie zawartość biokomponentów w paliwach ciekłych wynosi 7,1%, w 2017 r. wyniesie 7,8% i w 2018 r. osiągnie poziom 8,5%. A zatem zawartość biodiesla w oleju napędowym będzie się sukcesywnie zwiększać, stając się alternatywą dla klasycznego oleju napędowego uzyskiwanego z ropy naftowej. W skład biodiesla wchodzą monoalkilowe estry kwasów tłuszczowych, których budowa czyni je znacznie bardziej podatnymi na biodegradację przez mikroorganizmy niŝ węglowodory ropopochodne. Do środowiska dostaje się ogromna ilość wszelkiego typu szkodliwych zanieczyszczeń, które wpływają na nasze zdrowie i jakość Ŝycia. Dlatego rozwój badań pozwalających śledzić zachowanie substancji ropopochodnych w złoŝonych układach biodegradacyjnych, chociaŝ niełatwy, jest niezbędny do ich kontroli i bioremediacji w róŝnych elementach środowiskach. Poruszony w pracy problem jest zatem ciągle bardzo istotny i aktualny. 2

3 Ocena formalna Praca doktorska mgr. inŝ. Piotra Lisieckiego jest oryginalnym i wyjątkowo obszernym opracowaniem. Obejmuje 192 strony druku oraz aneks zawierający 97 stron. Zebrana literatura ujmuje aŝ 307 pozycji publikacyjnych z tematyki badań. Struktura pracy jest właściwa dla rozpraw o charakterze eksperymentalnym. Zawiera komplet rozdziałów obejmujących szeroki przegląd literaturowy dotyczący aspektów biodegradacji biodiesla i oleju napędowego, cel pracy, charakterystykę materiałów i metod badawczych, opis wyników badań i dyskusję, wnioski oraz bibliografię. W pracy zacytowano aŝ 307 pozycji z światowego piśmiennictwa ściśle związanego z tematyką przedstawionego opracowania. W większości jest to literatura angielskojęzyczna obejmująca najbardziej aktualne badania związane z zagadnieniami zawartymi w pracy. Geneza i cel pracy zostały jasno i precyzyjnie przedstawione, a tytuł pracy dobrze odzwierciedla tematykę jaka została zawarta w przedstawionej do recenzji dysertacji. Ocena merytoryczna Przedstawiona do oceny rozprawa doktorska dotyczy potencjalnego wpływu biodiesla na biodegradację oleju napędowego i zdaniem Recenzenta cel ten został osiągnięty. W przeglądzie piśmiennictwa Autor przedstawił aktualny stan wiedzy na temat sposobów otrzymywania biodiesla, scharakteryzowano potencjalne surowce do jego produkcji, zalety i wady stosowania monoalkilowych estrów kwasów tłuszczowych do napędu silników wysokopręŝnych oraz wielkość skali produkcji. Omówiono takŝe środowiskowe aspekty stosowania biodiesla. Wskazano na ryzyko występowania skaŝeń środowiska ropopochodnymi oraz biodieslem. Przedstawiono sposoby ich usuwania, uwzględniono nieliczne prace dotyczące skaŝeń mieszaninami biodiesla z olejem napędowym, w której to postaci paliwo to jest najczęściej stosowane. UwaŜam, Ŝe opracowanie literaturowe jest bardzo dobrym wprowadzeniem do części doświadczalnej i prezentuje wysoki poziom naukowy. Świadczy to o 3

4 znakomitym przygotowaniu teoretycznym Doktoranta w zakresie realizowanych zadań badawczych. W rozdziale Metody badawcze Pan mgr inŝ. Piotr Lisiecki przedstawił stosowane metody badań oraz liczne sposoby przeprowadzania testów biodegradacyjnych, zarówno krótko (7 dni) jak i długookresowych (578 dni) w zróŝnicowanych matrycach (układy wodne, piaskowe, glebowe) w warunkach tlenowych, jak i układach z limitowanym dostępem tlenu. Doktorant posługiwał się procedurami i metodami odpowiednimi do postawionych sobie zadań badawczych. Metodyka badań zastosowana przez Autora jest niewątpliwie bardzo szeroka, nowoczesna i zapewnia kompleksową analitykę pozwalającą śledzić bardzo złoŝone zjawiska związane z biodegradacją ropopochodnych. Rozdział ten został przygotowany bardzo starannie, a wszystkie doświadczenia szczegółowo opisane. Analizując tę część pracy Recenzentowi nasunęły się jednak drobne uwagi, które w Ŝaden sposób nie umniejszają merytorycznej wartości zaprezentowanej pracy: nie zamieszczono w pracy pełnej charakterystyki gleby pobranej z parku, zauwaŝono brak badań dotyczących przeŝywalności stosowanego konsorcjum po stosowaniu bioaugmentacji, nie stwierdzono badań respirometrycznych w trakcie hodowli w środowisku wodnym. Oceniając zakres wykonanych na tym etapie badań naleŝy podkreślić bardzo duŝą liczbę poddanych analizie próbek, doskonałe opanowanie warsztatu analitycznego i ogrom pracy włoŝony przez Doktoranta. W ramach pracy zastosowano techniki spektrofotometryczne, chromatograficzne GC-FID i GCxGC/MS oraz respirometryczne (oparte na pomiarze ilości wydzielonego dwutlenku węgla). Uzyskane wyniki wskazują na złoŝoną naturę prowadzonych badań. Nie mniej Doktorantowi na podstawie swoich rezultatów badań udało się wyciągnąć szereg ogólnych wniosków. Stosowane bakterie najwolniej rozkładały rozgałęzione alkany i cykloalkany, co potwierdzają równieŝ inne badania na podobnej grupie związków. Zaobserwowano preferowanie rozkładu biodiesla bardziej niŝ węglowodorów we 4

5 wszystkich zastosowanych układach. W przypadku wystąpienia skaŝenia środowiska mieszaninami oleju napędowego i biodiesla, nie naleŝy spodziewać się usuwania składników ropopochodnych przez mikroorganizmy szybciej niŝ w przypadku skaŝenia olejem napędowym niezawierającym biodiesla. W ostatnim rozdziale uzyskane rezultaty badań poddano wnikliwej konfrontacji z często niejednoznacznymi wynikami badań zamieszczonymi w pracach innych badaczy. Szczególną uwagę zwrócono na nieliczne doniesienia dotyczące wpływu biodiesla na biodegradację oleju napędowego. Część wyników badań została juŝ opublikowana w renomowanych czasopismach o zasięgu międzynarodowym. Czy jest szansa na dalsze publikacje uzyskanych rezultatów badań i jakich zagadnień mogą dotyczyć? Chciałbym równieŝ zapytać, jak w świetle przeprowadzonych badań i przeprowadzonego przeglądu literaturowego Doktorant postrzega przyszłość stosowania biodiesla jako paliwa? Wnioski końcowe Autor podjął się trudnego i bardzo ambitnego zadania badawczego. Na szczególną uwagę zasługują następujące elementy pracy: jest to pierwsze tak wszechstronne określenie wpływu biodiesla na biodegradację oleju napędowego w róŝnorodnych warunkach środowiskowych i w długim przedziale czasowym, dobrze udokumentowano sposób wykonywania oznaczeń chromatograficznych, określono wpływ obecności biodiesla na zmiany w składzie konsorcjum bakteryjnego, w części eksperymentów zastosowano komplementarne metody oceny przebiegu biodegradacji (metoda respirometryczna oraz oznaczanie pozostałości źródła węgla), opracowano metodę frakcjonowania ekstraktu w celu osobnego oznaczania nasyconych i nienasyconych składników oleju napędowego, 5

6 rezultatem prowadzonych badań było 6 publikacji, z czego 5 w renomowanych czasopismach z Listy Filadelfijskiej o bardzo wysokim sumarycznym współczynniku oddziaływania przekraczającym 17 oraz 18 komunikatów naukowych zaprezentowanych na konferencjach. Cennym podsumowaniem przedstawionej mi do recenzji pracy byłoby przygotowanie przeglądowej publikacji prezentującej środowiskowe aspekty stosowania biodiesla, do czego gorąco zachęcam Doktoranta. Przedstawiona do oceny praca Pana mgr. inŝ. Piotra Lisieckiego posiada znaczące elementy nowości naukowej, w pełni odpowiada stawianym wymaganiom ustawy o stopniach naukowych i wnoszę do Rady Wydziału Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej o dopuszczenie jej do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Wniosek o wyróŝnienie rozprawy doktorskiej Biorąc pod uwagę bardzo wysoki poziom naukowy ocenianej pracy, która jest niezwykle obszernym, dobrze zaplanowanym i wykonanym studium naukowym, świadczącym o duŝej dojrzałości Autora, jego dobrym przygotowaniu merytorycznym i warsztatowym, zgłaszam wniosek o wyróŝnienie zaprezentowanej dysertacji doktorskiej. Dr hab. inŝ. Bogdan Wyrwas 6