Prof. dr hab. inż. Andrzej Noworyta Wrocław, Politechnika Wrocławska

Transkrypt

1 Prof. dr hab. inż. Andrzej Noworyta Wrocław, Politechnika Wrocławska Recenzja dorobku naukowego i osiągnięcia naukowego będącego przedmiotem rozprawy habilitacyjnej dr inż. Macieja Szwasta 1. Aktywność naukowa Pana dr inż. Macieja Szwasta jest związana z Wydziałem Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej, mimo że studia magisterskie ukończył w roku 2005 na Wydziale Mechatroniki Politechniki Warszawskiej, w specjalności Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna. Tematyka tej specjalności była podstawą do nawiązania współpracy z Panem Profesorem Wojciechem Piątkiewiczem. Pod jego kierunkiem, w roku 2009 obronił na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej pracę doktorską pt." Wybrane aspekty eksperymentalne i obliczeniowe budowy sztucznego serca działającego na zasadzie pompy odśrodkowej", po czym został zatrudniony w zespole kierowanym przez Pana Profesora Leona Gradonia. Po uzyskaniu stopnia doktora na pierwszy plan zainteresowań naukowych Kandydata wysuwają się zagadnienia związane z technikami separacji membranowej. Zagadnienia te stanowią podstawę dorobku publikacyjnego oraz osiągnięcia habilitacyjnego dr inż. Macieje Szwasta. Przedmiotem opracowanej recenzji jest dokumentacja złożona przez Habilitanta, składająca się z: - autoreferatu, - listy publikacji, - egzemplarza monografii habilitacyjnej. Nie jest to wymóg obligatoryjny, niemniej szkoda, że Kandydat nie załączył kilku wybranych, Jego zdaniem charakterystycznych i najbardziej wartościowych artykułów swojego autorstwa. Zmusza to recenzenta do poszukiwań w internecie, co znacząco wydłuża czas poświęcony na przygotowanie recenzji oraz nie zawsze daje oczekiwany skutek. 2. Pod względem ilościowym całkowity dorobek publikacyjny Pana dr inż. Macieja Szwasta obejmuje wg danych z dokumentacji 87 prac (po doktoracie 70).

2 Zdaniem recenzenta podane liczby nie są precyzyjne. Do monografii zaliczono także autorstwo ich redakcji. W tzw. rozdziałach monografii nie podano liczby stron poszczególnych pozycji. Jako dorobek publikacyjny zaliczono także wydrukowane prezentacje konferencyjne. Zdaniem recenzenta na publikowany dorobek Kandydata składają się: - 3 monografie wydane po uzyskaniu stopnia doktora (zaliczam tu także monografię habilitacyjną), - 15 artykułów w czasopismach z listy JCR, (13 po doktoracie) - 17 artykułów w czasopismach o obiegu krajowym (14 po doktoracie) Dorobek ten uzupełnia 38 opublikowanych wystąpień konferencyjnych (30 po doktoracie) oraz 3 patenty. O ile dwie monografie są wyłącznego autorstwa Kandydata, o tyle publikowane artykuły mają wielu autorów, jednak ich liczba wydaje się być rozsądna. W większości tych prac udział Kandydata jest znaczący. Spośród artykułów z listy JCR duży procent stanowią artykuły zamieszczone w czasopismach wydawanych w Polsce. Podobnie jest z artykułami z tzw. listy B, tutaj dominuje czasopismo Inżynieria i Aparatura Chemiczna. Taka sytuacja wynika m.in. z faktu, że aktywność badawcza dr inż. Macieja Szwasta nastawiona jest w dużym stopniu na działalność aplikacyjną. Stąd też tzw. wskaźniki bibliometryczne naukowej działalności Kandydata nie są zbyt wysokie. Indeks Hirscha wynosi 3, liczba cytowań 30, sumaryczny impact factor 14,049 a liczba punktów MNiSzW 468. Pamiętając o wyraźnie aplikacyjnym charakterze prac dr inż. Macieja Szwasta wartości te można uznać za wystarczające, w stosunku do wymagań stawianych kandydatom do stopnia doktora habilitowanego w naukach technicznych. Tematyka prac badawczych dr inż. Macieja Szwasta dotyczy głównie zagadnień związanych z membranową separacją gazów. Podstawą tych prac jest opanowanie przez Habilitanta metody wytwarzania stosownych membran. Dysponując membranami o zróżnicowanych charakterystykach prowadził on standardowe w przypadku technik membranowych badania ich właściwości separacyjnych oraz możliwości zastosowania separacji gazów w wybranych zagadnieniach technologicznych. Uzyskane wyniki poszerzają wiedzę na temat membranowej separacji gazów. Kandydat aktywnie współpracuje z przemysłem, głównie jako etatowy pracownik firmy Polymemtech. Zaprojektowane i wykonane w tej firmie instalacje membranowe pracują na terenie wielu krajów europejskich. Świadczy to, że dr inż. Maciej Szwast posiada praktyczną wiedzę odnośnie projektowania i użytkowania instalacji membranowych. Habilitant uczestniczył w realizacji kilkunastu grantów badawczych, przy czym był kierownikiem 3 dużych projektów, w tym europejskich.

3 Odbył również staż naukowy w Instytucie Inżynierii Procesowej Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu, w zespole prof. Michaela Karasek'a. Tematyka stażu była ściśle powiązana z membranową separacją gazów. 3. Monografia habilitacyjna pt. "Wytwarzanie i charakteryzowanie membran do przemysłowego rozdzielania mieszanin gazowych oraz modelowanie wybranych procesów prowadzonych z ich udziałem" wydana w 2017 roku przez Oficynę Wydawnicza Politechniki Warszawskiej w ramach Prac Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej zawarta jest na 133 stronach, zawiera 34 rysunki i 15 tabel oraz spis literatury obejmujący 98 pozycji. Treść rozprawy podzielona jest na siedem rozdziałów, z czego 3 pierwsze stanowią wprowadzenie do zagadnień rozpatrywanych w monografii, a w rozdziałach 4-7 zaprezentowano osiągnięcia Habilitanta. Pod względem formalnym przedstawiona monografia łączy dwa, przewidziane przez ustawę o tytule i stopniach naukowych, rodzaje osiągnięć naukowych, mogących być podstawą ubiegania się o stopień doktora habilitowanego: typowe, szeroko rozumiane prace badawcze oraz opracowanie konstrukcyjno-technologiczne. Utrudnia to merytoryczną analizę tego opracowania, niemniej w dyscyplinie naukowej inżynieria chemiczna, która z założenia ma dostarczać metod i narzędzi do rozwiązywania zagadnień technologicznych, może być to przyjęte. Z drugiej strony, przedstawione przez pana dr inż. Macieja Szwasta wyniki badań dotyczą dużej, jak na tematykę membranową, skali aparatury i jest to bez wątpienia najważniejsze osiągnięcie omawianej pracy. W rozdziałach 1-3 podano podstawowe informacje o transporcie masy w procesach membranowych oraz o modułach membranowych. Przedstawiono wiedzę na temat transportu czystych gazów, nie dyskutowano przebiegu procesu rozdzielania mieszanin gazowych. Komentarza wymagają dwie sprawy. Zdaniem recenzenta niefortunnie zdefiniowano sposoby prowadzenia procesu, wiążąc je z liczbą króćców. Istotą jest w tym przypadku przepływ permeatu a nie liczba króćców. Liczba, a zwłaszcza odpowiednie rozmieszczenie króćców służy do organizacji odpowiedniego przepływu. Nic nie stoi na przeszkodzie, a w warunkach przemysłowych może być nawet korzystnym, w umieszczeniu w module czterech króćców w przypadku nie stosowania gazu inertnego. Druga sprawa to przyjęcie idealnego przemieszania w strefie permeatu. Jest to bardzo istotne założenie, stanowi bowiem podstawę opracowanego modelu. Sprawa ta będzie szerzej dyskutowana w dalszej części recenzji. W rozdziale 4 przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych mających uzasadnić podstawowe założenia przyjęte do modelowania. Malo zrozumiały jest przyjęty sposób odbioru permeatu ( "otwarta przestrzeń do atmosfery" ). Czy oznacza to, że był swobodny wypływ permeatu do atmosfery wywołany lekkim jego nadciśnieniem? To chyba odbiega od warunków przemysłowych.

4 Zaskakujący jest komentarz (str.36) do rys Obraz strony retentatu jest identyczny jak strony premeatu. Widoczny jest brak gradientu radialnego, co jest typowe dla przepływu tłokowego. Rodzi się zatem pytanie, dlaczego przepływ retentatu zinterpretowano jako tłokowy, a przestrzeń permeatu uznano za całkowicie przemieszaną? Różnica stężeń w tej strefie jest wprawdzie pomijalnie mała, ale wynika to z faktu, że praktycznie niezmienne jest stężenie retentatu wzdłuż drogi przepływu. Jestem przekonany, że przedstawione wyniki nie przyjętego założenia o pełnym przemieszaniu w przestrzeni permeatu. Równania 4.5 i 4.6 oprócz przyjęcia stałego stężenia w strefie permeatu zakładają także brak oporu transportu masy po stronie retentatu i permeatu. Jest to prawdą przy stosowaniu surowca jednoskładnikowego. Przy mieszaninie gazów niekoniecznie, przydał by się komentarz na ten temat. Rozdział 5 dotyczy metodyki prowadzenia badań, głównie metody otrzymywania membran. Opanowanie metody uzyskiwania membran o rozmiarach pozwalających zaliczyć je do skali urządzeń przemysłowych jest niewątpliwym osiągnięciem Habilitanta. Rozdział 6 przedstawia wyniki uzyskane przez Pana dr inż. Macieja Szwasta. Pierwsza część dotyczy pomiarów właściwości fizykochemicznych stosowanych mediów. Uzyskane wartości są typowe, niemniej stosowanie równania 6.2 przy uzyskanych wartościach współczynnika n wydaje się mało uzasadnione. Akapit 6.2 poświęcony jest analizie obrazów membran, uzyskiwanych za pomocą mikroskopu elektronowego oraz mikroskopu sił elektronowych. Przedstawiony materiał właściwie dokumentuje jakość uzyskiwanych membran. Habilitant wykorzystuje analizę tych zdjęć do klasyfikacji i weryfikacji membran uzyskiwanych w poszczególnych seriach produkcyjnych. Pozwala mu to na wytwarzanie, z dużym prawdopodobieństwem poprawności, modułów membranowych. Zagadnienia te mają bardziej charakter technologiczny, są przydatne dla wytwórcy membran, mniej dla ich przyszłego użytkownika. Akapit 6.3 dotyczy rozdzielania mieszanin gazowych. We wstępnych badaniach Habilitant określił podstawowe parametry wytwarzanych przez siebie membran (głównie przepuszczalność) uzyskując wartości zadowalająco zgodne z wartościami znanymi z literatury. Występujące różnice są w pełni uzasadnione i wynikają zapewne z różnic w technice ich wytwarzania. Rozdzielanie trzech mieszanin gazowych przeprowadzono wykorzystując moduł "z trzema króćcami". Nadawa była wprowadzana do przestrzeni międzyrurkowej, permeat odbierany był z wnętrza kapilar. Taki sposób prowadzenia strumieni ma istotny wpływ na modelową analizę uzyskanych wyników. Nie podano liczby przeprowadzonych eksperymentów, przedstawione tabele sugerują, że były trzy. Uzyskane wyniki porównano z wartościami uzyskanymi z modelu (w ostatnim rozdziale, po zaprezentowaniu modelu).

5 Rozdział 7 poświęcony jest modelowaniu procesu membranowej separacji gazów. Po krótkim przedstawieniu aktualnego stanu wiedzy Habilitant proponuje własny model, dzieląc go na dwa rodzaje: - "z czterema króćcami" - "z trzema króćcami". Na str. 106 autor prezentuje przyjęte założenia do modelu "z czterema króćcami". Niektóre z nich są powtarzane, albowiem: - idealne przemieszanie w przekroju poprzecznym oraz - brak mieszania gazu w kierunku zgodnym z przepływem (osiowym A.N.) to cechy przyjętego wcześniej założenia o przepływie tłokowym. Oryginalne są dwa ostatnie założenia dotyczące przekazywania energii strumieniowi przenikającemu przez membranę. Niezrozumiałe są równania 7.2 i 7.3. Znak (+/-) strumienia przenikającej substancji nie zależy od organizacji przepływu strumieni retentatu i permeatu, a od znaku siły sprawczej procesu (różnicy ciśnień cząstkowych). Mało czytelnie jest przedstawiony algorytm rozwiązywania układu równań modelowych. W recenzowanej pracy nie przedstawiono wyników uzyskiwanych na podstawie proponowanego modelu. Zabrakło zwłaszcza analizy wpływu oryginalnych założeń, przedstawionych powyżej. Ograniczono się jedynie do stwierdzenia, że "wpływ ten nie jest znaczny, choć dla cienkiej membrany zauważalny", odsyłając czytelnika do publikacji. Sformułowanie takie osłabia wartość przedstawionego modelu. Przedstawiony w akapicie 7.3 model "z trzema króćcami" jest znacznym uproszczeniem poprzedniego modelu. Poza oczywistym brakiem strumienia gazu nośnego oraz brakiem przekazywania energii przyjęto, że w przestrzeni permeatu występuje idealne wymieszanie. To bardzo mocne założenie, nie wynikające z materiału przedstawionego w monografii. Jakie siły w kapilarze o długości 500 mm i o średnicy 1,8 mm miałyby wywołać taki efekt? Przy takich założeniach trudno mówić o oryginalności modelu. Jak już wspomniano nietypowy jest sposób rozwiązywania równań modelowych. Z reguły w tego typu zagadnieniach dany jest strumień i skład nadawy, a oblicza się wielkość aparatu dla założonych warunków na wyjściu lub parametry na wyjściu dla aparatu o znanej wielkości. Autor wylicza strumień nadawy przy arbitralnym założeniu, że 25 % jej wartości ma się pojawić w postaci permeatu. Dane doświadczalne dla układu CO 2 /N 2 nadają się do weryfikacji modelu. Nie można jednak tego powiedzieć o danych dla układu He/CH 4 jak również dla układu CH 4 /N 2. Monografię kończy krótkie podsumowanie (rozdział 8). Jak już wspomniano monografia jest kompilacją dwóch zagadnień: otrzymywania membran do separacji gazów oraz ich badania pod kątem zastosowań przemysłowych. Co do wytwarzania membran to można stwierdzić, że opracowana przez Habilitanta metoda jest na tyle zaawansowana, ze może stanowić podstawę do wytwarzania membran dla modułów przemysłowych. Jednakże ich opis pod

6 względem zastosowań procesowych pozostawia pewien niedosyt. Być może wynika on z mało precyzyjnego przedstawienia niektórych fragmentów, co wyrażono w poprzednich wersach recenzji. Wydaje się, że dyskusja z dr inż. Maciejem Szwastem w ramach posiedzenia komisji mogłaby niektóre sprawy wyjaśnić. 4. Pan dr inż. Maciej Szwast aktywnie uczestniczy w realizacji programu dydaktycznego na macierzystym Wydziale. Prowadzi samodzielnie dwa wykłady oraz szereg ćwiczeń. Pod jego kierownictwem zrealizowanych zostało kilkanaście prac dyplomowych zarówno inżynierskich jak i magisterskich. Aktywnie uczestniczy również w pracach organizacyjnych na rzecz środowiska. Był m.in. wielokrotnie członkiem komitetu naukowego Konferencji Doktorantów i Młodych Naukowców, członkiem Senatu Politechniki Warszawskiej, Przewodniczącym Wydziałowej Rady Doktorantów, Sekretarzem Komisji ds. Nauki i Innowacji KRASP, Sekretarzem Zarządu Polskiego Towarzystwa Membranowego, członkiem Rady Fundacji na Rzecz Młodych Naukowców, członkiem Rady Naukowe Challenges of Modern Technology, Aktywność organizacyjną Habilitanta należy uznać za wyróżniającą. Reasumując uważam, że Pan dr inż. Maciej Szwast w swej aktywności naukowej łączy zagadnienia technologiczne, jakim są metody wytwarzania membran do separacji gazów oraz aktywność badawczą z zakresu inżynierii chemicznej i procesowej. Jego dorobek publikacyjny można uznać za wystarczający pod względem ilościowym, przy czym wskaźniki bibliometryczne dotyczące tego dorobku są stosunkowo niskie. Osiągnięcie habilitacyjne, jakim jest monografia pt. "Wytwarzanie i charakteryzowanie membran do przemysłowego rozdzielania mieszanin gazowych oraz modelowanie wybranych procesów prowadzonych z ich udziałem" ma podobny charakter. Zagadnienia związane z wytwarzaniem membran są przedstawione w sposób fenomenologiczny, jakościowy i prezentują wyniki uzyskane przez Kandydata. Opis procesów prowadzonych z ich udziałem pozostawia pewien niedosyt. Trudno na podstawie lektury monografii wskazać jednoznacznie na istotne osiągnięcia Habilitanta w zakresie inżynierii chemicznej, tj. dyscypliny naukowej, w której stara się o stopień doktora habilitowanego. Wnoszę zatem o zaproszenie Pana dr inż. Macieja Szwasta na posiedzenie komisji, w ramach którego należy wyjaśnić najistotniejsze sprawy przedstawione w niniejszej recenzji, dotyczące Jego osiągnięć naukowych. W zależności od przebiegu dyskusji uzależniam swoje stanowisko odnośnie poparcia lub braku poparcia wniosku o nadanie dr inż. Maciejowi Szwastowi stopnia doktora habilitowanego w dziedzinie nauk technicznych, dyscyplinie inżynieria chemiczna.