GLIWICE, ul. Akademicka 2 tel. (0-32) , fax (0-32) ,

Transkrypt

1 Prof. dr hab. inż. Korneliusz MIKSCH Katedra Biotechnologii Środowiskowej Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach GLIWICE, ul. Akademicka 2 tel. (0-32) , fax (0-32) , korneliusz.miksch@polsl.pl, Gliwice, dnia Recenzja osiągnięć zawodowych dr inż. Krzysztofa Ziemińskiego w związku z postępowaniem habilitacyjnym w dziedzinie nauk technicznych w dyscyplinie biotechnologia Recenzję opracowałem na podstawie materiałów przesłanych przez Sekretarz Komisji Panią dr hab. inż. Joannę Leszczyńską z Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności Politechniki Łódzkiej. W skład otrzymanych materiałów weszły między innymi autoreferat, wykaz publikacji naukowych, informacja o osiągnięciach dydaktycznych, współpracy naukowej oraz działalności popularyzującej naukę, a także cykl publikacji stanowiących główne osiągnięcie naukowe Kandydata. Recenzja obejmuje ocenę osiągnięć Kandydata zgodnie z Ustawą z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. Nr 65, poz. 595, z późniejszymi zmianami), a także Rozporządzeniem Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dnia 1 września 2011 roku w sprawie kryteriów oceny osiągnięć osoby ubiegającej się o nadanie stopnia doktora habilitowanego (Dz. U. Nr 196, poz. 1165). 1. Ocena cyklu publikacji przedstawionego jako osiągnięcie naukowe (osiągniecie naukowe wg art.16 ust.1 i 2 ustawy) Kandydat, jako wymagane Ustawą osiągnięcie naukowe, przedstawił cykl publikacji zatytułowany Zagospodarowanie ligninocelulozowych odpadów przemysłu rolnospożywczego wytwarzanie i oczyszczanie biogazu. W skład cyklu weszło 5 artykułów opublikowanych w czasopismach naukowych oraz jeden patent. We wszystkich publikacjach i patencie Kandydat jest pierwszym współautorem. W publikacjach współautorskich udział Kandydata był bardzo wysoki od 80 do 90% i polegał przede wszystkim na opracowaniu koncepcji i metodyki badań, prowadzeniu eksperymentów, interpretacji i dyskusji wyników oraz przygotowaniu publikacji, a więc dotyczył najważniejszych elementów składających się na opracowanie publikacji. Jeszcze wyższy był indywidualny wkład Kandydata w opracowanym patencie, bo aż 95%. Publikacje ukazały się w czasopismach z listy JCR o IF mieszczącym się pomiędzy 1,981 a 4,494. Dwie publikacje o najwyższym IF zostały opublikowane w liczącym się czasopiśmie Bioresource Technology. Łączna liczba punktów

2 (wg MNiSzW) za przedstawiony cykl wynosi 200, a w przeliczeniu na udział Kandydata 172,50. Potwierdza to dominującą rolę Kandydata w przeprowadzonych badaniach i opracowaniu omawianych publikacji oraz patentu. Łączny impact factor cyklu pięciu publikacji wynosi 19,769 zgodnie z rokiem opublikowania. Jest to wynik w moim odczuciu zadowalający. Głównym kierunkiem zainteresowań badawczych Kandydata było ustalenie warunków hydrolizy odpadowej biomasy ligninocelulozowej oraz intensyfikacji produkcji biogazu, a także opracowanie biologicznej metody odsiarczania biogazu z udziałem tlenowych form azotu. W pierwszym z wymienionych tematów związane są cztery publikacje z przedstawionego cyklu. Ich głównym celem było ustalenie zależności pomiędzy wpływem różnych metod depolimeryzacji składników biomasy ligninocelulozowej na jakość i ilość produktów pozyskiwanych w wyniku tych procesów, a także na wydajność syntezy biogazu. W pierwszej publikacji podał wyniki badań nad obróbką preparatem enzymatycznym odpadów ligninocelulozowych zawierających endoglukanazy, ksylanazy i pektynazy w różnych proporcjach. W badaniach tych udowodniono, że pektynazy zwiększając dostęp endoglukanaz do struktury ściany komórkowej, odgrywają fundamentalną rolę w depolimeryzacji materiałów ligninocelulozowych. W drugiej publikacji przedstawiono wyniki doświadczeń nad wstępna obróbką badanego substratu za pomocą hydrolizy wodą w stanie podkrytycznym w zakresie temperatur od 120 do 200 C. Jakkolwiek zabieg ten przyniósł określony efekt, to jednak ze względu na konieczny wkład energetyczny w jego przeprowadzenie okazał się on mało atrakcyjny. Z wymienionego powodu w następnych badaniach, opisanych w trzeciej publikacji, skupił się na rozdrobnieniu mechanicznym jako wstępnym zabiegu przed hydroliza substratu. Kombinacja różnych sposobów obróbki mechanicznej, termicznej i hydrolizy enzymatycznej, pozwoliła na wyznaczenie zależności między zapotrzebowaniem na energię elektryczną do wstępnej obróbki badanego odpadu a ilością energii, jaką można otrzymać w wyniku spalania uzyskanego biogazu w układzie kogeneracji. Uwzględniając te zależności wykazano, że hydroliza enzymatyczna jest najlepszym, ekonomicznie opłacalnym sposobem wstępnej obróbki wysłodków buraczanych. Nurtem pobocznym, ale bardzo ważnym i związanym z omówionymi etapami doświadczeń, były badania nad opracowaniem technologii biologicznego odsiarczania biogazu. Celem tych badań było ustalenie wpływu parametrów procesu zapewniających efektywne i stabilne utlenianie siarkowodoru w obecności tlenowych form azotu w rzeczywistych warunkach technologicznych. W adaniach uzyskano ponad 98% skuteczność usuwania siarkowodoru z biogazu w biofiltrze z warstwą kształtek z polietylenu. Istotną

3 nowością tych badań było wykorzystanie procesu utleniania siarkowodoru do siarczanów przy pomocy azotanów. Tym sposobem unika się niebezpieczeństwa występujacego przy utlenianiu siarkowodoru tlenem z powietrza do wolnej siarki, co powoduje dodatkowo kolmatację złoża biofiltru. Sposób mikrobiologicznego oczyszczania biogazu w obecności tlenowych form azotu zastrzeżono polskim oraz europejskim zgłoszeniem patentowym. Przebadano również przydatnośc różnych nośników do immobilizacji drobnoustrojów i wytworzenia błony biologicznej. Okazało się, że najwyższą efektywność usuwania siarkowodoru uzyskano stosując biofiltr, w którym błona biologiczna rozwijała się na wypełnieniu z tworzywa sztucznego. Keramzyt powodował zbyt duże opory przepływu, natomiast pierścienie Raschiga ze względu na słabe właściwości retencyjne nie zapewniały odpowiedniej wilgotności dla rozwoju biofilmów. Generalnie do najważniejszych osiągnięc kandydata należy zaliczyć: 1. Wykazanie, że wzrost stężenia pożądanych produktów rozkładu ligninocelulozy, głównie cukrów redukujących, które umożliwiają uzyskanie wysokiego stopnia odzysku energii w procesie fermentacji beztlenowej, jest uzależnione od sposobu wstępnej obróbki. 2. Wykazanie, że skuteczna depolimeryzacja odpadowej biomasy ligninocelulozowej wymaga zastosowania kompleksu enzymów: endoglukanazy, ksylanazy oraz pektynazy. Pektynazy, zwiększając dostęp enoglukanazy do substratu, odgrywają fundamentalną rolę w depolimeryzacji ligninocelulozy. 3. Ustalenie, że wstępna hydroliza enzymatyczna mieszaniny wysłodków z dodatkiem 25% wywaru melasowego, powodująca naruszenie struktury ligninocelulozowej, uwolnienie cukrów prostych, zbilansowanie proporcji C:N, jaki również stężenia: sodu, wapnia, magnezu, żelaza, potasu, a także cynku i miedzi, intensyfikuje wydajność wytwarzania biogazu o 28% w porównaniu do prób nie poddanych hydrolizie enzymatycznej oraz o ponad 45% w porównaniu do wielkości uzyskanej podczas fermentacji wysłodków nie uzupełnionych wywarem oraz nie poddanych hydrolizie enzymatycznej. 4. Określenie nakładów energetycznych oraz osiąganych zysków w zależności od sposobu obróbki wstępnej materiału ligninocelulozowego. Przeprowadzone badania umożliwiły wyznaczenie zależności między zapotrzebowaniem na energię elektryczną zużytą na wstępną obróbkę materiału, a ilością energii jaką można otrzymać w wyniku spalania uzyskanego biogazu w układzie kogeneracji. Uwzględniając te zależności wykazano, że hydroliza enzymatyczna jest

4 najlepszym (spośród przebadanych zabiegów), ekonomicznie opłacalnym sposobem wstępnej obróbki wysłodków. 5. Wykazanie, że biofiltry z biomasą immobilizowaną na kształtkach z tworzywa sztucznego umożliwiają obniżenie stężenia siarkowodoru w oczyszczanym biogazie o ok. 99%. Podsumowując osiągnięcia kandydata, można stwierdzić, że jego dokonania poszerzają wiedze w dyscyplinie biotechnologia, a szczególnie w zakresie wykorzystania odpadów przemysłu rolno-spożywczego do produkcji biogazu. Prace kandydata oprócz aspektu poznawczego posiadają także bardzo utylitarne zalety. Dowodem tego są umowy licencyjne oraz uruchomienie instalacji przemysłowej do biologicznego odsiarczania biogazu. 2. Ocena osiągnięć naukowo-badawczych (zgodnie z paragrafem 3 i 4 Rozporządzenia Ministra NiSzW z dnia 1 września 2011 roku) Kandydat posiada dorobek publikacyjny w czasopismach i wydawnictwach z listy Journal Citation Reports JCR w liczbie 12 artykułów. Wszystkie ukazały się po uzyskaniu stopnia doktora, a 5 z nich Kandydat umieścił w cyklu publikacji ocenionym powyżej. Wkład własny Kandydata w omawiane publikacje jest znaczny i mieści się w przypadku cyklu publikacji stanowiącego osiągnięcie naukowe między 80 a 90%, a w przypadku pozostałych między 50 a 80%. Sumaryczny impact factor prac zgodnie z rokiem opublikowania wynosi 23,537. Na jego część składają się prace włączone w cykl publikacji stanowiący osiągnięcie naukowe, a IF pozostałych prac wyniósł 6,378 Nie jest to wynik imponujący, ale wzrost jakości publikacji po uzyskaniu stopnia doktora świadczy o konsekwentnym rozwoju naukowym kandydata. Potwierdzeniem tego jest również tematyka tych publikacji. Pojawiają się w nich te zagadnienia, które potem zaowocowały cyklem habilitacyjnym. Tak jest np. w przypadku publikacji dotyczących optymalizacji fermentacji metanowej odpadów organicznych lub też zastosowania biofiltracji do oczyszczania gazów odlotowych. Spójny z tymi zainteresowaniami naukowymi kandydata jest też pozostały dorobek publikacyjny opublikowany głównie w polskich czasopismach specjalistycznych. W sumie są to cztery publikacje przed doktoratem oraz dwanaście po doktoracie. Udział indywidualny w powstanie tych publikacji wynosił od 45 do 100%. Łączna liczba publikacji po uzyskaniu stopnia doktora, nie licząc materiałów konferencyjnych, wynosi 45 pozycji. Jest to liczba wskazująca na znaczną aktywność

5 publikacyjną Kandydata. Kandydat jest ponadto współautorem 22 raportów z realizacji prac badawczych, będąc we wszystkich pierwszym autorem z udziałem indywidualnym 95%. Liczba cytowań prac Kandydata wg bazy Web of Science Core Collection wynosi 72 (bez autocytowań), a indeks Hirscha w tej samej bazie ma wartość 5. Natomiast wg bazy Scopus przy indeksie Hirscha 6 liczba cytowań wynosi 111 (bez autocytowań). Uważam, że wartości parametryczne są na zadowalającym poziomie dla Kandydata ubiegającego się o stopień doktora habilitowanego w dyscyplinie biotechnologia. Kandydat uczestniczy lub uczestniczył łącznie w 7 projektach badawczych, w których dwukrotnie był kierownikiem projektów w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju regionalnego. Dalsze trzy z tych projektów finansowanych było przez KBN, a dwa przez NCBiR. Kandydat wygłosił samodzielnie 3 referaty na trzech konferencjach międzynarodowych i 12 na konferencjach krajowych. 3. Dorobek dydaktyczny, popularyzatorski oraz współpraca międzynarodowa (zgodnie z paragrafem 5 Rozporządzenia Ministra MNiSzW z dnia 1 września 2011 roku) Kandydat w latach był kierownikiem dwu projektów finansowanych z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka Projekty były ściśle związane z pracą habilitacyjną i dotyczyły opracowania nowatorskiej metody biokonwersji zanieczyszczeń biogazu. Pan Ziemiński był także wykonawcą w jednym projekcie finansowanym przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, LIDER Opracowanie innowacyjnego biopreparatu do optymalizacji procesu fermentacji metanowej odpadów organicznych ( ) Kandydat był uczestnikiem (oprócz konferencji wymienionych wcześniej na których wygłaszał referaty) w 13 konferencjach międzynarodowych (w tym w 2 przed doktoratem) oraz 14 konferencji krajowych (w tym 4 przed doktoratem). Uczestniczył aktywnie w komitetach organizacyjnych krajowych konferencji, będąc 5 razy ich przewodniczącym. To wynik świadczący o dużej aktywności naukowej Kandydata. Kandydat został odznaczony Srebrnym Medalem za Długoletnią Służbę przez Prezydenta RP (2011) oraz odznaką Zasłużony dla Politechniki Łódzkiej przez Senat Politechniki Łódzkiej ( 2013). Otrzymał także 30 nagród Rektora PŁ za osiągnięcia w działalności organizacyjnej, dydaktycznowychowawczej i naukowej w latach Kandydat był uczestnikiem dwu konsorcjów naukowo badawczych dotyczących oczyszczania ścieków w Łodzi ( ) oraz opracowania biopreparatu do optymalizacji

6 fermentacji metanowej ( ). Kierował także projektem realizowanym we współpracy z Katedrą Biotechnologii Środowiskowej Politechniki Śląskiej, Instytutem Nafty i Gazu. Państwowy Instytut Badawczy w Krakowie oraz Wydziałem Inżynierii Procesowej I Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej. Kierował lub kieruje nadal wieloma badaniami realizowanymi we współpracy z oczyszczalniami ścieków w Łodzi, Łęczycy, Tomaszowie Mazowieckim, Kępnie, Zgierzu, Koluszkach, Bełchatowie, Warcie oraz Zduńskiej Woli. Ten obszar aktywności kandydata jest znaczny. Kandydat jest też aktywnym nauczycielem akademickim. Był promotorem pomocniczym jednego doktoratu ( ), a aktualnie pełni tę role w dwu kolejnych doktoratach. Pod Jego opieką wykonanych zostało 44 prac inżynierskich i 42 magisterskich w latach Dwukrotnie sprawował także opiekę nad pracami dyplomowymi realizowanymi w ośrodkach zagranicznych. W 2005 roku w Alborg University Department of Life Science (Dania 2005) oraz w University of Aveiro (Portugalia 2012). Był też opiekunem studentki z Francji w programie Erasmus. Jakkolwiek kandydat w swoim dorobku wymienia jedynie jeden dwumiesięczny staż w Tarchomińskich Zakładach Farmaceutycznych, to jednak w pewnym stopniu ich uzupełnieniem jest wielokrotna współpraca z jednostkami naukowymi w kraju i zagranica. Wymienić tu można współpracę z Katedrą Biotechnologii Środowiskowej Politechniki Śląskiej (od 2007), Instytutem Nafty i Gazu w Krakowie (od 2012), Wydziałem Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej ( ), Instytutem Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy w Radzikowie (od 2009), Instytutem Agrofizyki PAN w Lublinie (od 2011), Zakładem Technologii Papieru i Przetwórstwa Papierniczego Politechniki Łódzkiej (od 2015) Kandydat wykonał 14 ekspertyz na zamówienie wielu krajowych instytucji. Wiedzę Kandydata doceniono również w środowisku międzynarodowym zapraszając do wykonania 23 recenzji dla 16 czasopism międzynarodowych, w tym do czasopism o wysokiej renomie i IF jak Waste Management, Bioprocess and Biosystems, Engineering, Bioresource Technology, Chemical Engineering Journal, Biotechnology for Biofuels, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Process Biochemistry. Również ten element dorobku Kandydata oceniam wysoko. Wniosek końcowy Przedstawiony cykl jednotematycznych publikacji i patent stanowią oryginalne osiągnięcie dr inż. Krzysztofa Ziemińskiego, a zawarte tam elementy nowatorskie pozwalają na stwierdzenie, że wniósł on istotny wkład w rozpoznanie wybranych zagadnień

7 biotechnologii, co uzasadnia uznanie tego cyklu za osiągniecie naukowe wymagane w artykule 16 Ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym. Równocześnie pozostały dorobek zawodowy, w szczególności publikacyjny, spełnia wymagania oczekiwane od kandydatów do stopnia doktora habilitowanego w dziedzinie nauk technicznych w dyscyplinie biotechnologia, a dotyczy w szczególności rozpoznania zagadnień biotransformacji surowców odpadowych do pozyskiwania biogazu. W konkluzji wnioskuję więc o nadanie kandydatowi stopnia doktora habilitowanego w dziedzinie nauk technicznych w dyscyplinie inżynieria środowiska.