Recenzja dorobku naukowego, dydaktycznego, organizacyjnego i pracy habilitacyjnej dr inż. Krzysztofa Ziemińskiego

Transkrypt

1 Łódź, dn r. Prof. dr hab. inż. Liliana Krzystek Katedra Inżynierii Bioprocesowej Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechnika Łódzka Recenzja dorobku naukowego, dydaktycznego, organizacyjnego i pracy habilitacyjnej dr inż. Krzysztofa Ziemińskiego Podstawa formalna opracowania: pismo Sekretarza Komisji dr hab. inż. Joanny Leszczyńskiej w związku z decyzją Centralnej Komisji do Spraw Stopni i Tytułów o powołaniu mnie na recenzenta w przewodzie habilitacyjnym dr inż. Krzysztofa Ziemińskiego z dn Sylwetka Habilitanta Dr inż. Krzysztof Ziemiński ukończył studia magisterskie na Wydziale Chemii Spożywczej, specjalność Chemia i Technologia Spożywcza, w roku W tym samym roku został zatrudniony na stanowisku asystenta stażysty, a następnie asystenta (w 1983r.) i starszego asystenta (w 1985r.) w Instytucie Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Politechniki Łódzkiej. Stopień doktora nauk technicznych, nadany przez Radę Wydziału Chemii Spożywczej i Biotechnologii uzyskał w 1993r., po obronie z wyróżnieniem pracy doktorskiej pt. Biodegradacja odcieku po produkcji erytromycyny. Promotorem pracy był prof. dr inż. Zdzisław Włodarczyk. Od 1993 roku do chwili obecnej pracuje w Instytucie Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Politechniki Łódzkiej na stanowisku adiunkta. Ocena osiągnięcia naukowego Jako rozprawę habilitacyjną Kandydat przedstawił monotematyczny zestaw publikacji zatytułowany Zagospodarowanie lignocelulozowych odpadów przemysłu rolnospożywczego wytwarzanie i oczyszczanie biogazu. 1

2 Zestaw prac obejmuje 5 opublikowanych oryginalnych artykułów (B-1 B-5). oraz 1 patent (B-6) o spójnej tematyce, zgodnej z wymienionym wyżej tytułem. Wszystkie prace zostały wydrukowane w czasopismach z listy JCR: Waste Management 1 praca (B-1, IF = 2,485) Bioresource Technology 2 prace (B-2, IF = 4,494 oraz B-3, IF = 4,917) Applied Biochemistry and Biotechnology 1 praca (B-4, IF = 1,811) Energy and Fuels 1 praca (B-5, IF = 3,091) Są to prace napisane we współautorstwie przez dwóch autorów (cztery prace) oraz przez trzech i czterech autorów (po jednej pracy). Udział dr inż. Krzysztofa Ziemińskiego w realizacji powyższych prac wyniósł, na podstawie oświadczeń Kandydata i współautorów, od 80 do 95% (średnio 87,5%) i jest wiodący. Łączny wskaźnik cytowań (IF) w/w prac wyniósł 16,798, a uwzględniwszy udział 14,698, ich punktacja według listy MNiSW 200 (175). Przedłożony zbiór publikacji dotyczy zagadnienia związanego z ustaleniem wpływu różnych metod depolimeryzacji składników biomasy lignocelulozowej na jakość i ilość produktów pozyskiwanych w ich wyniku dla prowadzenia procesu fermentacji metanowej i uzyskiwanej wydajności biogazu oraz opracowania warunków biologicznego odsiarczania biogazu. Ten obszar badań jest zdecydowanie mało rozpoznany w szczególności badań nad zagospodarowaniem odpadów z przemysłu żywności i napojów oraz odsiarczania biogazu jest niewiele. Zainteresowania Kandydata skupione są na ustaleniu wpływu składu preparatów enzymatycznych oraz aktywności poszczególnych enzymów na uwalnianie związków dla wydajnej syntezy biogazu (B-1), zbadaniu wpływu termohydrolizy wysłodków buraczanych na przebieg fermentacji metanowej (B-2), określeniu wpływu enzymatycznej hydrolizy na przebieg współ-fermentacji wysłodków buraczanych z wywarem melasowym (B-3) oraz wpływu obróbki wstępnej wysłodków buraczanych na produkcję biogazu (B-4), a także wpływu parametrów operacyjnych na proces odsiarczania biogazu (B-5,B-6). Mając na uwadze zwiększenie wydajności biogazu dr inż. Krzysztof Zimiński przeprowadził badania, których celem było określenie efektu hydrolizy odpadowych wysłodków buraczanych i wychmielin browarniczych w zależności od rodzaju stosowanych preparatów enzymatycznych, ich dawki oraz czasu trwania hydrolizy (B-1). Uzyskał wzrost stężenia cukrów redukujących o prawie 90% dla hydrolizy wysłodków i ok. 60% dla wychmielin w porównaniu do prób nie poddanych hydrolizie enzymatycznej. W rezultacie otrzymał wyższe wydajności biogazu o odpowiednio 19% i 13%. Stwierdził ponadto, że pektynazy, zwiększając dostęp endoglukanaz do struktury ściany komórkowej, odgrywają istotną rolę w depolimeryzacji materiałów lignocelulozowych. Nadto, badania dotyczące hydrolizy enzymatycznej i produkcji biogazu z wychmielin mają charakter nowatorski. Dr Krzysztof Ziemiński wykorzystał w swoich badaniach także autohydrolizę, niezwykle atrakcyjną metodę dla procesów fermentacji metanowej, umożliwiającą duży wzrost efektywności hydrolizy enzymatycznej. Przeprowadzone procesy hydrolizy w wodzie w stanie podkrytycznym (LHW) wysłodków buraczanych (B-2) 2

3 wskazały, iż najwyższe stężenie uwolnionej glukozy (3,29 mg/ml) odnotowano gdy hydroliza była prowadzona w 160 C. Zawartość kwasów i aldehydów we frakcji ciekłej hydrolizatu rosła wraz z temperaturą, osiągając w 200 C stężenie 1,61 mg/ml, przy czym udział kwasu p- hydroksybeznoesowego, który niekorzystnie wpływa na przebieg fermentacji metanowej, w puli kwasów i aldehydów wyniósł blisko 96%. Najwyższa skumulowana wydajność metanu (502,50 dm 3 CH 4 /kg smo ) uzyskana została dla hydrolizatu otrzymanego po obróbce wysłodków buraczanych w temperaturze 160 C. Zastosowanie obróbki LHW do hydrolizy wysłodków buraczanych i produkcji metanu należy do pionierskich badań w tym zakresie. Podobnie, nowatorskie są badania współ-fermentacji metanowej wysłodków buraczanych i wywaru melasowego poddanych hydrolizie enzymatycznej (B-3). Badania przeprowadzone zostały dla trzech różnych udziałów wywaru melasowego; 25, 50 i 75%. Najwyższą wydajność biogazu wynoszącą 598,1 ml/g smo ) Kandydat uzyskał poddając fermentacji metanowej mieszaninę wysłodków z udziałem 25% wywaru melasowego (bez hydrolizy enzymatycznej). Była ona o 13% większa w porównaniu do tej, jaką uzyskano w procesie fermentacji metanowej wyłącznie wysłodków buraczanych. Po wstępnej hydrolizie enzymatycznej mieszaniny wysłodków i wywaru melasowego (wykorzystując enzymy oraz dawki ustalone w badaniach przedstawionych w pracy (B-1)), najwyższą wydajność wynoszącą 765,5 ml/g smo uzyskał również w procesie fermentacji metanowej mieszaniny wysłodków z dodatkiem 25% wywaru melasowego. Zwiększenie udziału wywaru melasowego w mieszaninie powodowało pogarszanie efektów hydrolizy i obniżenie wydajności biogazu. Dr inż. Krzysztof Ziemiński badał także wpływ obróbki mechanicznej, łagodnej hydrolizy termicznej i hydrolizy enzymatycznej wysłodków buraczanych oraz ich kombinacji na wydajność produkcji biogazu (B-4). Wykazał, że wstępna obróbka mechaniczna polegająca na rozdrobnieniu wysłodków do rozmiaru 2,5 mm umożliwia uzyskanie wydajności biogazu (617,2 ml/g smo ), zbliżonej do procesu w którym wysłodki poddano jedynie hydrolizie enzymatycznej i o 20,2% wyższej w porównaniu do wydajności uzyskanej dla wysłodków nie poddanych obróbce. Najwyższą wydajność biogazu wynoszącą 898,7 ml/g smo Kandydat uzyskał w procesie, w którym wysłodki zostały poddane obróbce mechanicznej, termicznej oraz hydrolizie enzymatycznej. Była ona nieznacznie wyższa w porównaniu do wydajności otrzymanej po obróbce termicznej i hydrolizie enzymatycznej (890,5 ml/g smo ). Zauważył, że zysk energetyczny, jaki można teoretycznie uzyskać ze spalenia biogazu uzyskanego po zastosowaniu obróbki mechanicznej wysłodków lub obróbki termicznej i enzymatycznej był porównywalny, pomimo wyższej wydajności metanu o ok. 54% w przypadku obróbki dwustopniowej. Wykazał, że zastosowanie hydrolizy enzymatycznej jest najlepszym, ekonomicznie uzasadnionym sposobem wstępnej obróbki wysłodków buraczanych. Konsorcjum, które utworzył Dr inż. Krzysztof Zimiński wraz z Grupową Oczyszczalnią Ścieków w Łodzi umożliwiło przeprowadzenie badań dotyczących biologicznego oczyszczania biogazu w warunkach przemysłowych. Określone zostały kluczowe parametry operacyjne wpływające na efektywność i kinetykę usuwania siarkowodoru 3

4 z biogazu (B-5). Badania przeprowadzone zostały w trzech biofiltrach z warstwą nawadnianą (w skali pilotowej), w których testowano trzy różne wypełnienia nieorganiczne: kształtki wykonane z HDPE, ceramiczne pierścienie Raschiga oraz kulki keramzytowe w zakresie stężeń siarkowodoru od 369 do 1733 mg/m 3. Drobnoustroje immobilizowane na wypełnieniach wyizolowane zostały ze środowisk naturalnych, bogatych w siarkę komór fermentacji metanowej oraz przewodów tłocznych biogazu. Najlepsze rezultaty desulfuryzacji Kandydat stwierdził dla elementów wykonanych z polietylenu. Redukcję siarkowodoru o ok. 99% uzyskano dla obciążenia złoża ładunkiem siarkowodoru wynoszącym 1,79-5,08 g/m 3 /h oraz - stężeniu NO 3 w pożywce nie niższym niż 50 mg/dm 3. Dr inż. Krzysztof Ziemiński odkrył, że konsorcja drobnoustrojów biorące udział w procesie desulfuryzacji umożliwiają obniżenie stężenia ditlenku węgla obecnego w oczyszczanym biogazie o ponad 25%, co pozwoliło na uzyskanie patentu europejskiego (B-6). Zaprezentowane w zbiorze publikacji badania mają charakter nowatorski i wyróżniają się wysoką wartością poznawczą i aplikacyjną. Wyniki badań przedstawionych w osiągnięciu naukowym były podstawą podjęcia przez firmę Südzucker decyzji o budowie i uruchomieniu biogazowni, wykorzystującej jako substrat wysłodki buraczane. Zamiast pojawiającego się w autoreferacie terminu fermentacja beztlenowa zalecałabym sformułowanie fermentacja metanowa, zgodnie z od lat stosowaną praktyką: fermentacja, w której ostatecznym akceptorem elektronów jest związek organiczny powstający w czasie przekształcania substratu oddechowego, jest mechanizmem oddychania beztlenowego. Na podkreślenie zasługuje fakt, że przedstawiony cykl publikacji zawiera spójny zbiór badań i wniosków dotyczących rozpoznania metod depolimeryzacji składników odpadowej biomasy lignocelulozowej dla wytwarzania biogazu w procesie fermentacji metanowej oraz metod jego oczyszczania. Pomimo, iż we wszystkich pracach stanowiących osiągnięcie naukowe dr inż. Krzysztof Ziemiński nie jest samodzielnym autorem, to ze względu na zdobyte umiejętności, wiedzę teoretyczną i praktyczną oraz wiodący, wysoki udział w autorstwie publikacji, które ukazały się w renomowanych czasopismach uważam, że prezentowane osiągnięcie naukowe spełnia wymogi postępowania habilitacyjnego. Podsumowując stwierdzam, że zaprezentowane wyniki przeprowadzonych przez dr inż. Krzysztofa Zimińskiego prac doświadczalnych w ocenianym jako rozprawa habilitacyjna monotematycznym cyklu publikacji, pod wspólnym tytułem Zagospodarowanie lignocelulozowych odpadów przemysłu rolno-spożywczego wytwarzanie i oczyszczanie biogazu, są nowatorskie i wnoszą istotne elementy o znaczeniu nie tylko naukowym, ale przede wszystkim praktycznym w zakresie zagospodarowania odpadów z przemysłu żywności i napojów oraz odsiarczania biogazu. 4

5 Ocena istotnej aktywności naukowej W całej działalności naukowej dr inż. Krzysztofa Ziemińskiego tematyką wiodącą jest problematyka związana z zastosowaniem metod biotechnologicznych w oczyszczaniu ścieków, gazów oraz zagospodarowaniu odpadów (w szczególności z przemysłu żywności i napojów). Na dorobek naukowy dr inż. Krzysztofa Ziemińskiego (po doktoracie) składają się następujące pozycje: czasopisma z Listy JCR 12, czasopisma z listy MNiSW 8, współautorstwo monografii 0, rozdziały w monografiach 0, referaty i doniesienia na konferencjach 11 wygłoszonych referatów, aktywny udział w 1 Konferencji zagranicznej i 20 innych Konferencjach Są to prace głównie wieloautorskie, od dwóch do siedmiu autorów. Wkład własny Kandydata w zaprezentowanych publikacjach przedstawia się następująco: publikacje z Listy JCR - średnio: 69,2% (w tym: dla publikacji zaliczonych do osiągnięcia naukowego średnio 86%, zaś dla pozostałych 57,1%). Dr inż. Krzysztof Ziemiński według punktacji czasopism MNiSW uzyskał (po doktoracie) łącznie 305 pkt. Sumaryczny IF publikacji z listy JCR wynosi 23,766, a uwzględniwszy udział 16,446. Łączne prace Kandydata były cytowane według bazy Scopus ( ) 11 prac razy (z wyłączeniem autocytowań - 97), a indeks Hirscha cytowanych publikacji wynosi 5. W bazie Web of Science ( ) liczba cytowań 10 prac wynosi 92 (bez autocytowań - 83 indeks Hirscha, h = 5). Dr inż. Krzysztof Ziemiński jest współautorem 1 patentu; autorem bądź współautorem 8 zgłoszeń patentowych (autorem 3 zgłoszeń w Europejskim Urzędzie Patentowym, współautorem 2 zgłoszeń w Europejskim Urzędzie Patentowym, współautorem 3 zgłoszeń w Polskim Urzędzie Patentowym). Jest także autorem 5 oryginalnych opracowań technologicznych dla podmiotów gospodarczych (Zakłady Winiary Nestle Polska, Zakłady Przetwórstwa Cykorii w Wierzchosławicach, Südzucker Polska, GOŚ Łódź, Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Zduńskiej Woli). Ponadto, jest współautorem dokumentacji prac badawczych wykonanych dla różnych podmiotów gospodarczych o kapitale krajowym (13) i zagranicznym (9). Sumaryczny dorobek Kandydata oceniam pozytywnie. Dr inż. Krzysztof Ziemiński w swojej pracy naukowej systematycznie pogłębiał i poszerzał swój obszar zainteresowań związanych z zastosowaniem metod biotechnologicznych w oczyszczaniu gazów, ścieków oraz zagospodarowaniu odpadów. Przeprowadzone w ramach pracy doktorskiej badania, których celem była biodegradacja odcieku po produkcji erytromycyny, stały się podstawą Jego dalszych zainteresowań badawczych. Nawiązana współpraca z Zakładami Farmaceutycznymi Polfa w Tarchominie zaowocowała dalszymi badaniami nad ograniczeniem 5

6 zanieczyszczenia powietrza związkami organicznymi wykorzystywanymi podczas produkcji antybiotyków. Rozpoczęte badania nad możliwością zastosowania procesu biofiltracji do biodegradacji węglowodorów w Polfie Tarchomin Kandydat kontynuował, projektując i uruchamiając prototypową instalację do biologicznego oczyszczania spalin w Oczyszczalni Ścieków w Tomaszowie Mazowieckim. Kolejne badania związane były ze stabilizacją osadów ściekowych. We współpracy z zakładami Włókien Chemicznych Wistom SA oraz oczyszczalnią ścieków w Warcie Kandydat przeprowadził badania wpływu metali ciężkich w osadach ściekowych na przebieg procesu fermentacji metanowej oraz wpływu preparatów enzymatycznych na intensyfikację procesu kompostowania osadów ściekowych. Badania nad zagospodarowaniem odpadów z przemysłu rolno-spożywczego dotyczyły opracowania biopreparatu do optymalizacji procesu fermentacji metanowej. Dr inż. Krzysztof Zimiński stwierdził, że preparat enzymatyczny zastosowany podczas wstępnej hydrolizy odpadów daje lepsze rezultaty niż wprowadzony do komory fermentacyjnej. Zdobytą wiedzę i doświadczenie Kandydat wykorzystał rozpoczynając badania dotyczące występowania korozji mikrobiologicznej w liniach przesyłowych gazu ziemnego oraz ocenę wpływu stosowanych powłok antykorozyjnych na proces ich biodegradacji. Wyniki powyższych badań zostały opublikowane w publikacjach zarówno z listy JCR, MNiSW, jak i czasopismach branżowych oraz zaprezentowane na licznych konferencjach. Badania naukowe, które prowadzi Kandydat, świadczą o Jego dojrzałości badawczej, wpisują się w potrzeby naszych czasów i będą pomocne w urzeczywistnieniu tych oczekiwań. W przedłożonej dokumentacji znalazłam szereg bezpośrednich świadectw związanych z zastosowaniem praktycznym wyników prowadzonych badań, świadczących pozytywnie o potencjale aplikacyjnym prac Kandydata. Dr inż. Krzysztof Ziemiński wykazał się dużym stopniem samodzielności w kreowaniu wyodrębnionej tematyki badawczej oraz umiejętnością organizowania i prowadzenia badań. Poza dorobkiem publikacyjnym dr inż. Krzysztof Ziemiński uczestniczył (po doktoracie) w realizacji sześciu projektów badawczych, w tym w dwóch jako kierownik projektu (dwa granty POIG, finansowane z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego), a w pozostałych (projekty: KBN (2), NCBiR (1), NCBiR LIDER (1) jako wykonawca. W swojej pracy naukowej Kandydat współpracuje z jednostkami naukowymi (Politechnika Śląska, Instytut Nafty i Gazu, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, WIPOŚ PŁ, Zakład Technologii Papieru i Przetwórstwa Papierniczego PŁ), a także z wieloma przedsiębiorstwami przemysłowymi (Kaliskie Zakłady Koncentratów Spożywczych Winiary Nestle Polska, Cargill Polska, International Paper Kwidzyń, Pepsi-Cola Polska, Master Foods Polska, Arctic Paper Kostrzyń, Südzucker Polska oraz licznymi oczyszczalniami ścieków (GOŚ ŁAM, Wodociągi Kępińskie, Miejska Oczyszczalnia Ścieków w Łęczycy, Tomaszowie Mazowieckim, Zgierzu, Koluszkach, Bełchatowie, Warcie, Zduńskiej Woli). 6

7 Dr inż. Krzysztof Ziemiński opracował 23 recenzje prac naukowych dla czasopism indeksowanych w bazie JCR oraz 3 recenzje dla czasopism krajowych, był recenzentem projektu w konkursie NCN. Sporządził 14 ekspertyz na zamówienie dla firm o kapitale zagranicznym i polskim. Należy podkreślić także Jego aktywność w prezentowaniu wyników badań na konferencjach międzynarodowych i krajowych - wygłoszonych 11 referatów i zaprezentowanych 21 doniesień konferencyjnych. Odbył dwumiesięczny staż w jednostce badawczej Tarchomińskich Zakładów Farmaceutycznych Kandydat był członkiem Naczelnej Organizacji Technicznej, brał udział w Komitecie Naukowym Sympozjum Naukowo-Technicznego Metody i Technologie Oczyszczania Ścieków Przemysłowych, natomiast nie brał udziału w komitetach redakcyjnych i radach naukowych czasopism, ani w międzynarodowych organizacjach oraz towarzystwach naukowych. Charakteryzując znaczenie dorobku dr inż. Krzysztofa Ziemińskiego, należy podkreślić kompleksowość badań, aktywność w prezentowaniu wyników badań na konferencjach oraz znakomite wykorzystanie wiedzy naukowej do realizacji badań i wdrożeń na potrzeby praktyki przemysłowej. Stwierdzam, że dr inż. Krzysztof Ziemiński wypracował w swej działalności naukowej innowacyjną, wyodrębnioną tematykę badawczą, o dużym potencjale aplikacyjnym, która ma istotne znaczenie dla rozwoju dyscypliny naukowej biotechnologia. Podsumowując dorobek naukowy dr inż. Krzysztofa Ziemińskiego, oceniam go jako nowatorski, obszerny, prezentujący wysoki poziom, świadczący o wysokich kwalifikacjach Autora i Jego dużej aktywności na polu badań i współpracy z podmiotami gospodarczymi, w zupełności wystarczający dla tego awansu naukowego. Ocena działalności dydaktycznej i organizacyjnej Dr inż. Krzysztof Ziemiński prowadził i prowadzi zajęcia dydaktyczne dla studentów Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności PŁ (kierunek Biotechnologia, Technologia Żywności i Żywienia Człowieka, Ochrona Środowiska), Wydziału Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska PŁ i Międzywydziałowego Kolegium Towaroznawstwa PŁ. Opracował nowe programy nauczania dla przedmiotów : wykłady - Biotechnologia w ochronie środowiska, Technologia oczyszczania ścieków, Ochrona środowiska, Aparatura w ochronie środowiska, Ekotechnologie ; wykłady i laboratorium - Gospodarka wodno-ściekowa w zakładach przemysłu spożywczego, Technologia oczyszczania wody i ścieków ; projekt Mikrobiologiczne aspekty w ochronie środowiska ; wykłady fakultatywne - Ekosystem osadu czynnego, Mikroflora osadu czynnego, Gospodarka odpadami niebezpiecznymi. Był pomysłodawcą i realizatorem wielu stanowisk dydaktycznych. Utworzył od podstaw specjalistyczne laboratorium Ochrony Środowiska. Pod Jego kierunkiem zrealizowano 42 prace magisterskie, 44 prace inżynierskie oraz 4 prace podyplomowe. Jest promotorem pomocniczym 3 prac doktorskich. 7

8 8