Autoreferat wraz z opisem osiągnięcia naukowego

Transkrypt

1 Autoreferat wraz z opisem osiągnięcia naukowego Załącznik 2a do wniosku o przeprowadzenie postępowania habilitacyjnego z obszaru dziedziny nauk technicznych w dyscyplinie naukowej inżynieria chemiczna dr inż. Maciej Szwast Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej ul. Waryńskiego Warszawa tel.: maciej.szwast@pw.edu.pl

2 1. IMIĘ I NAZWISKO: Maciej Marek Szwast ur. 26 marca 1981 w Warszawie 2. POSIADANE DYPLOMY, STOPNIE NAUKOWE mgr inż. Politechnika Warszawska, Wydział Mechatroniki, dr n. tech. Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej, INFORMACJE O DOTYCHCZASOWYM ZATRUDNIENIU W JEDNOSTKACH NAUKOWYCH asystent, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej, 2009 dziś adiunkt, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej, 4. EDUKACJA Edukację rozpocząłem w 1988 roku w Szkole Podstawowej nr 269 w Warszawie. Będąc uczniem ósmej klasy zostałem laureatem II miejsca Konkursu Fizycznego oraz finalistą Konkursu Chemicznego, konkursów organizowanych przez Mazowieckie Kuratorium Oświaty. Dzięki tym osiągnięciom w 1996 roku zostałem przyjęty bez egzaminów wstępnych do VI Liceum Ogólnokształcącego im. Tadeusza Reytana w Warszawie do klasy o profilu matematyczno-fizycznym. Jako uczeń liceum byłem laureatem Konkursu Fizycznego JM Rektora Politechniki Warszawskiej. Po zdanej maturze w 2000 roku przystąpiłem do egzaminów wstępnych na Wydział Mechatroniki Politechniki Warszawskiej. Na egzaminie wstępnym uzyskałem pierwsza lokatę wśród zdających na ten wydział. Studia odbywałem na kierunku Automatyka i Robotyka ze specjalnością Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna. Ukończyłem je z oceną bardzo dobrą. Pracę dyplomową pt. Wpływ masażu uciskowego na hemodynamikę wykonywałem pod kierunkiem Profesora Tadeusza Pałko. Wyniki moich prac badawczych związanych z pracą dyplomową były prezentowane na dwóch konferencjach międzynarodowych [G19, G20]. Będąc studentem Wydziału Mechatroniki poznałem się z Profesorem Wojciechem Piątkiewiczem, wtedy docentem. Profesor Piątkiewicz był konstruktorem pierwszej polskiej 2

3 sztucznej komory serca, którą do praktyki klinicznej wdrażał wraz z prof. Zbigniewem Religą. Profesor Piątkiewicz, w czasie gdy go poznałem, rozpoczął właśnie pracę na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej biorąc udział w pracach zespołu naukowego Profesora Leona Gradonia, zespołu zajmującego się zagadnieniami separacyjnymi oraz biomedycznymi. Profesor Piątkiewicz zaproponował mi dołączenie do budowanej przez niego grupy badawczej pracującej nad nową konstrukcją sztucznego serca. To spowodowało, że po ukończeniu studiów magisterskich przystąpiłem do egzaminu wstępnego na studia doktoranckie na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej. Jako doktorant Profesora Piątkiewicza stałem się członkiem zespołu naukowego Profesora Leona Gradonia, a po kilku latach również pracownikiem kierowanej przez Profesora Leona Gradonia Katedry Inżynierii Procesów Zintegrowanych, obecnie kierowanej przez Profesora Tomasza Sosnowskiego. W latach odbyłem studia III stopnia (studia doktoranckie) na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej, zakończone doktoratem z wyróżnieniem. 5. DZIAŁALNOŚĆ NAUKOWO-BADAWCZA 5.1. Działalność naukowo-badawcza przed uzyskaniem stopnia doktora nauk technicznych W mojej działalności naukowo-badawczej w okresie po ukończeniu studiów a przed uzyskaniem stopnia doktora nauk technicznych można wyróżnić dwa niezależne kierunki. Pierwszy z nich, związany z zastosowaniami inżynierii chemicznej i procesowej w medycynie dotyczył bezpośrednio mojej rozprawy doktorskiej. Drugi kierunek działalności był związany z technikami i technologiami membranowymi. W pracy doktorskiej zajmowałem się zastosowaniem pompy wirowej odśrodkowej we wspomaganiu pracy serca. Zwieńczeniem tych badań była dysertacja pt. Wybrane aspekty eksperymentalne i obliczeniowe budowy sztucznego serca działającego na zasadzie pompy odśrodkowej, której promotorem był Profesor Wojciech Piątkiewicz, a recenzentami Profesor Jerzy Bałdyga i Profesor Marek Darowski. W pracy doktorskiej zaproponowałem nowe sposoby pomiaru prędkości przepływu krwi, które pozwalałyby na sterowanie pracą pompy. Były to metody laserowe oraz metody wykorzystujące efekt Halla występujący w obecności pola magnetycznego. Magnetycznej metodzie pomiaru prędkości krwi jest poświęcona moja praca [C1]. Kolejnym zagadnieniem mojej rozprawy doktorskiej było badanie wytrzymałości mechanicznej erytrocytów poddawanych naprężeniom mechanicznym oraz modelowanie 3

4 zachowania erytrocytów odkształcanych mechanicznie. Te zagadnienia były tematem prac [C3 i B20]. W pracy doktorskiej badałem również własne prototypy sztucznych komór serca oraz modelowałem ich pracę przy użyciu metod CFD. Modelowanie CFD przepływów w sztucznych komorach serca rozwijałem również w okresie po uzyskaniu stopnia doktora. Wybrane zagadnienia rozważane w mojej pracy doktorskiej zostały przedstawione w pracach [D17 i B19], a także na konferencjach [G2, G3 i G21]. Praca doktorska była częścią Programu Wieloletniego Polskie Sztuczne Serce finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Ministerstwo Zdrowia. Wyniki moich prac zostały przekazane koordynatorowi Programu Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii im. Prof. Zbigniewa Religi. Jak zostało to już nadmienione, praca doktorska została wyróżniona przez Radę Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej. Prace eksperymentalne w zakresie sztucznego serca zostały przeze mnie zakończone wraz z zakończeniem doktoratu. Wynikało to z zakończenia grantu finansującego te badania. Obecnie, zainteresowanie wynikami prac związanych z moim doktoratem okazali naukowcy z Narodowego Centrum Naukowego Transplantologii i Sztucznych Narządów w Moskwie. Przygotowuję dla nich wstępną koncepcję i prototyp sztucznej komory serca, która zostanie przez ten ośrodek przetestowana. Drugi z wymienionych powyżej kierunków mojej działalności przed uzyskaniem stopnia doktora związany z technikami i technologiami membranowymi dotyczył w szczególności technologii wytwarzania mikroporowatych membran z polipropylenu. Założenia technologii zostały opisane w pracach [B18, C21 i E2]. Mój udział w opracowaniu tej technologii dotyczył badań wpływu poszczególnych parametrów procesowych na właściwości filtracyjne i mechaniczne otrzymywanych membran. Na potrzeby tych badań opracowałem autorskie metody badawcze i zbudowałem nowoczesne stanowiska badawcze. Poszczególne etapy badań nad technologią wytwarzania membran mikroporowatych oraz ich modyfikacjami poprocesowymi zostały opisane w pracach [D18, D19 i E3] oraz były prezentowane na konferencji [G22]. Opracowana technologia (niebędąca podstawą niniejszego wniosku habilitacyjnego), której jestem współautorem, została wielokrotnie nagrodzona, o czym mowa w punkcie 11 niniejszego Autoreferatu. Moje zainteresowania naukowe w zakresie technik membranowych dotyczyły również modelowania matematycznego procesów membranowych. W okresie przed uzyskaniem stopnia doktora opublikowałem wyniki badań modelowych dotyczące procesu odwróconej 4

5 osmozy [B21]. W późniejszym okresie, po uzyskaniu stopnia doktora, rozwijałem ten kierunek badań na inne techniki membranowe. Efektem współpracy z zespołem Profesora Tomasza Ciacha w okresie przed uzyskaniem przeze mnie stopnia doktora była publikacja [C20] dotycząca modyfikacji powierzchni cewników urologicznych oraz metod badania właściwości powierzchni tych cewników Działalność naukowo-badawcza po uzyskaniu stopnia doktora nauk technicznych Po uzyskaniu stopnia doktora kontynuowałem rozpoczęte wcześniej prace badawcze oraz zająłem się nową tematyką, membranami do rozdzielania gazów, którą rozwinąłem jako swoje główne osiągnięcie przedstawiane we wniosku o nadanie stopnia doktora habilitowanego. Działalność naukowo-badawczą po uzyskaniu stopnia doktora przedstawiam w kolejnych podpunktach Membranowe rozdzielanie mieszanin gazowych. Moje zainteresowanie tą tematyką zaczęło się jeszcze w okresie przed uzyskaniem stopnia doktora. Rosnące zainteresowanie przemysłu membranowymi metodami rozdzielania mieszanin gazowych oraz brak szerokiej oferty komercyjnej takich membran było powodem rozpoczęcia przeze mnie badań nad tą tematyką. Głównym źródłem finansowania tych badań był uzyskany grant badawczo-rozwojowy NCBiR na lata pt. Opracowanie technologii i techniki wytwarzania membran do separacji gazowej, którego byłem kierownikiem. W ramach prac związanych z tą tematyką zostały opracowane i przebadane nowe membrany, zbudowane stanowiska badawcze, a także zaproponowany nowy model procesu membranowego rozdzielania mieszanin gazowych. Podsumowanie prac znajduje się w mojej monografii habilitacyjnej [A2]. Natomiast szczegółowe osiągnięcia z tego obszaru badawczego są w dalszej części autoreferatu. Poszczególne etapy i wybrane wyniki prowadzonych przeze mnie badań były na bieżąco przedstawiane w publikacjach i podczas wystąpień konferencyjnych. Wyniki badań nad nowymi, opracowanymi w ramach tych badań, membranami zostały przedstawione w pracach [B8, B9, B10, B11, B12, B14, B15, B17, C2, C10, C14, C18, D2, D3, D6, D7, D11 i E1] oraz na konferencjach [G4, G8, G11, G12, G13, G15 i G16]. W ramach prac prowadzonych nad membranami do rozdzielania gazów, prowadziłem też ważne badania nad osuszaniem gazu ziemnego. W ich wyniku potwierdziłem doniesienia literaturowe o możliwości osuszania gazu ziemnego technikami membranowymi, a także 5

6 wykazałem, że opracowane przeze mnie membrany mogą być z powodzeniem wykorzystane do realizacji tego procesu. Wyniki tych prac zostały przedstawione w [C7, G5, G7 i G12]. W zakresie modelowania matematycznego procesu membranowego rozdzielania mieszanin gazowych wyniki swoich prac przedstawiłem w pracach [C6, C16, C17, C19, D8 i D10] i na konferencjach [G6, G14, G17 i G18]. W tematyce membranowego rozdzielania mieszanin gazowych wykonałem również opracowania o charakterze poufnym [H1, H2, H4 i H5] Wytwarzanie membran porowatych i modyfikacja ich właściwości W okresie po uzyskaniu stopnia doktora kontynuowałem i rozwijałem tematykę związaną z wytwarzaniem membran porowatych oraz nad nadawaniem im nowych właściwości, zwłaszcza przeciwdziałającym zjawisku tzw. foulingu (zarastaniu membran osadem mineralnym lub biologicznym). W wyniku badań udało się opracować w skali ponadlaboratoryjnej membrany porowate o nowych właściwościach. Obecnie trwają prace nad powiększeniem skali produkcji i badania półprzemysłowe membran. Wyniki prac badawczych zostały przedstawione w pracach [C12 i D9]. Uczestniczyłem również w pracach nad nowymi metodami uzyskiwania membran porowatych metodą spieniania roztworu membranotwórczego [B6] oraz w pracach nad poprodukcyjnym oczyszczaniem membran polipropylenowych z pozostałości olejów przy użyciu płynów w stanie nadkrytycznym [C8 i D4]. Jestem również współautorem patentu obejmującego to zagadnienie [F2] Modelowanie matematyczne procesów membranowych Kontynuując rozpoczęte przed uzyskaniem stopnia doktora prace nad modelowaniem procesów membranowych, innych niż procesy rozdziału mieszanin gazowych, rozwijałem tę tematykę w odniesieniu do procesów odwróconej osmozy [B7 i C4] i mikrofiltracji [B16, C5, C11, D1, D5 i D13]. Artykuł [D13] był związany z wygłoszonym przeze mnie referatem plenarnym podczas XI Ogólnopolskiej Konferencji Przepływów Wielofazowych Oczyszczanie wody stosowanej w procesach szczelinowania hydraulicznego W latach byłem kierownikiem projektu NCBiR pt. Opracowanie technologii oczyszczania i zamykania obiegu wody stosowanej w procesie szczelinowania z wykorzystaniem technologii membranowych w Programie Blue Gas Polski Gaz Łupkowy. 6

7 W ramach tego projektu została opracowana w pełni przemysłowa technologia oczyszczania wody stosowanej w szczelinowaniu formacji łupkowych w procesie wydobycia gazu ziemnego oraz technologia oczyszczania wody pochodzącej z tzw. wypływu zwrotnego w tym procesie. Technologia ta umożliwia zmniejszenie zużycia środków chemicznych dodawanych do zabiegu szczelinowania, a także pozwala na zaoszczędzenie większości wody stosowanej w procesie, poprzez jej ponowne zawrócenie do kolejnych procesów zatłaczania. Na potrzeby tej technologii, według projektu, którego byłem współautorem, zespół, którym kierowałem, wybudował ciąg technologiczny instalacji realizujący zaprojektowany proces. Technologia została sprawdzona na cieczach modelowych oraz na rzeczywistym płynie pochodzącym z wypływu zwrotnego. Wyniki badań przeprowadzonych w tym projekcie zostały przedstawione w pracach [C9, D14 i G9]. Jestem również współautorem patentu w tym zakresie [F5] Inne zagadnienia związane z technikami membranowymi W pracach badawczych zajmowałem się również procesem perwaporacji, w szczególności w zastosowaniu do odwadniania alkoholi. Wyniki badań przedstawione są w pracach [B13 i G1]. Jestem również współautorem patentu w tym zakresie [F1]. Rozpocząłem również badania dotyczące opracowania nowej membrany stosowanej w ogniwach paliwowych. W wyniku współpracy z Instytutem Chemii Fizycznej PAN powstała praca [G10] opisująca dotychczasowe osiągnięcia w tym zakresie. Zajmowałem się również takimi zagadnieniami jak problematyka uzdatniania wody w sytuacjach nadzwyczajnych [B1], regeneracja membran [B2] i regeneracja wodnych cieczy technologicznych [B3]. Jestem również autorem monografii Podstawy projektowania instalacji odwróconej osmozy [A1], która podsumowuje moje dotychczasowe doświadczenia inżynierskie i dydaktyczne w zakresie projektowania i wytwarzania instalacji membranowych wykorzystujących proces odwróconej osmozy Inżynieria chemiczna i procesowa w zagadnieniach medycyny Wykorzystując wiedzę zdobytą podczas studiów magisterskich oraz stale uzupełnianą o doniesienia literaturowe i konferencyjne, kontynuowałem prace naukowo-badawcze w tematyce związanej z inżynierią procesową w medycynie. W tej tematyce, po uzyskaniu stopnia doktora opublikowałem prace związane z membranowym oczyszczaniem krwi [B5], magnetycznym pomiarem prędkości przepływu krwi [C1] oraz modelowaniem 7

8 matematycznym przepływów krwi w sztucznej komorze serca [C13]. Wyniki prac w tym temacie prezentowałem też na międzynarodowych konferencjach [G2 i G3] Oczyszczanie wody z pralni przemysłowych W roku 2017 rozpocząłem, jako kierownik, realizację projektu badawczego Opracowanie zrównoważonego procesu recyklingu wody i detergentów stosowanych w pralniach przemysłowych we współpracy polsko-niemieckiej. Do dnia dzisiejszego w ramach projektu powstała koncepcja technologii odzysku wody i części środków piorących ze ścieków pralniczych. Zbudowana przez nasze konsorcjum prototypowa instalacja została przetestowana w warunkach rzeczywistych. Instalacja ta została wyposażona w membrany własnej produkcji. Uzyskane wyniki wskazują na poprawność przyjętych założeń technologicznych i na skuteczność zastosowanej metody i materiałów. W wyniku prac nad tym projektem powstały dotychczas publikacje [C15, D15 i D16] Plany moich dalszych badań naukowych W ostatnim okresie nawiązałem kontakty naukowe z nowymi ośrodkami naukowymi, które zaowocowały następującą współpracą. Z zespołami z Uniwersytetu Wrocławskiego, Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego oraz Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Science rozpoczęliśmy współpracę w zakresie opracowania nowych heterogenicznych membran zawierających wypełnienia metaloorganiczne. Wspólnie złożyliśmy aplikację o finansowanie projektu Synteza i zastosowania wielofunkcyjnych membran w oparciu o materiały typu MOF. Z zespołami z Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu oraz Uniwersytetu Jagiellońskiego rozpoczęliśmy współpracę w zakresie opracowania i wykorzystania membran heterogenicznych zawierających struktury węglowe, w tym Grafen. Wspólnie złożyliśmy aplikację o finansowanie projektu Nowe membrany kompozytowe i ich zastosowanie w systemach separacji wodoru z sieci gazowych. Z partnerami niemieckimi, z którymi wykonujemy projekt związany ze ściekami pralniczymi, rozpoczęliśmy prace nad nowym zagadnieniem. Zagadnienie to dotyczy oczyszczania wód zawierających antybiotyki oraz mikroorganizmy odporne na antybiotyki. Wspólnie złożyliśmy aplikację o finansowanie projektu Development of novel hybrid process based on graphene modified smart textile filters and polymer membranes for advanced wastewater treatment 8

9 6. PODSUMOWANIE DOROBKU PUBLIKACYJNEGO Mój dorobek naukowy na dzień składa się z: 1 rozprawy doktorskiej, 2 monografii [A1 A2], 2 redakcji monografii [A3 A4], 21 rozdziałów w zwartych wydawnictwach (w tym książkach pokonferencyjnych) [B1 B21], 21 artykułów w czasopismach z bazy JCR [C1 C21], 19 artykułów w czasopismach z listy B MNiSzW [D1 D19], 3 artykułów w innych recenzowanych czasopismach [E1 E3], 3 przyznanych patentów [F5 F7] 4 zgłoszeń patentowych [F1 F4], 22 artykułów w materiałach konferencyjnych [G1 G22], 5 opracowań dla przemysłu o charakterze poufnym [H1 H5]. Dane bibliometryczne dotyczące dorobku naukowego na dzień : - indeks Hirscha: 4 (WoS), 5 (Scopus), 5 (Google Scholar) - liczba cytowań bez autocytowań: 36 (WoS), 37 (Scopus), 64 (Google Scholar) - sumaryczny IF: 20,605 - liczba punktów MNiSzW: 629 Na konferencjach krajowych prezentowałem 9 prac w formie referatu (w tym 1 raz jako wykład plenarny) oraz 24 prace w formie posteru. Na konferencjach międzynarodowych prezentowałem 3 prace w formie referatu oraz 18 prac w formie posteru. Dwukrotnie prowadziłem w języku angielskim wykłady i warsztaty na szkole letniej prowadzonej przez Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej. Ponadto, 3 krotnie wygłosiłem w języku angielskim wykład dla zagranicznych gości Politechniki Warszawskiej. Bieżące wyniki swoich badań przedstawiałem na 10 seminariach wydziałowych. 9

10 7. OPIS OSIĄGNIĘCIA NAUKOWEGO STANOWIĄCEGO PODSTAWĘ WNIOSKU O PRZEPROWADZENIE POSTĘPOWANIA HABILITACYJNEGO Za osiągnięcie naukowe, które przedkładam jako podstawę wniosku o przeprowadzenie postępowania habilitacyjnego z obszaru dziedziny nauk technicznych w dyscyplinie naukowej inżynieria chemiczna, w rozumieniu art. 16 ust. 2 z dnia 18 marca 2011 r. o zmianie ustawy "Prawo o szkolnictwie wyższym, ustawy o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki oraz o zmianie niektórych innych ustaw" (Dz. U. nr 84, poz. 455) uważam cykl publikacji o wspólnym tytule: Membrany i procesy membranowe w przemysłowym rozdzielaniu gazów wytwarzanie i badanie membran oraz modelowanie wybranych procesów. W skład jednotematycznego cyklu publikacji wchodzą: 1. M. Szwast, Wytwarzanie i charakteryzowanie membran do przemysłowego rozdzielania mieszanin gazowych oraz modelowanie wybranych procesów prowadzonych z ich udziałem, OWPW, Warszawa 2017, ISBN: Recenzenci: prof. dr hab. inż. Anna Trusek-Hołownia i prof. dr hab. inż. Roman Zarzycki. IF = 0; pkt MNiSzW = 25; Mój udział: 100%. 2. M. Szwast, Z. Szwast, A Mathematical Model of Membrane Gas Separation with Energy Transfer by Molecules of Gas Flowing in a Channel to Molecules Penetrating this Channel from the Adjacent Channel, Chemical and Process Engineering 36 (2), 2015, IF = 0,653; pkt MNiSzW = 15; Mój udział: 65%. 3. M. Szwast, Z. Szwast, Numerical Interpretation of the Mathematical Model of Membrane Gas Separation with Energy Transfer by Gas Flowing in a Channel to Gas Penetrating this Channel from the Adjacent Channel, Chemical and Process Engineering, 2018, 39 (2), IF= 0,971; pkt MNiSzW = 15; Mój udział: 70%. 10

11 4. M. Szwast, D. Polak, B. Marcjaniak, The influence of temperature and pressure of the feed on the physical and chemical parameters of the membrane made of PEBA copolymer, Desalination and Water Treatment, przyjęte do druku IF = 1,631; pkt MNiSzW = 20; Mój udział: 50%. 5. M. Szwast, Eksperymentalne, analityczne i numeryczne badanie własnych membran kompozytowych do rozdzielania mieszanin gazów, Przemysł Chemiczny, 2018, 97(8), IF = 0,385; pkt MNiSzW = 15; Mój udział: 100%. 6. M. Szwast, Modelling the gas flow in permeate channel in membrane gas separation process, Chemical and Process Engineering, 2018, 39 (3), w druku IF = 0,971; pkt MNiSzW = 15; Mój udział: 100%. 7. M. Szwast, Sposób wytwarzania polimerowych kapilarnych kompozytowych membran nieporowatych P , zgłoszenie patentowe, IF = 0; pkt MNiSzW = 0; Mój udział: 100%. Powyższe publikacje są oznaczone w załączniku 4 odpowiednio jako: [A2], [C6], [C17], [C18], [C16], [C19] i [F4]. 7.1.Wprowadzenie Procesy membranowego rozdzielania gazów należą do najszybciej rozwijających się procesów przemysłowych. Moje zainteresowanie tymi procesami membranowymi zaczęło się pod koniec studiów doktoranckich. Wtedy bowiem zauważyłem, że komercyjnie dostępne moduły membranowe do rozdzielania gazów zawierają membrany wytworzone z zaledwie kilku różnych polimerów, podczas gdy doniesienia literaturowe o właściwościach membran w rozdzielaniu gazów dotyczą setek różnych polimerów, w tym posiadających bardzo pożądane cechy względem niektórych mieszanin gazów. Brak komercyjnie dostępnych, a potencjalnie pożądanych w przemyśle modułów membranowych zawierających membrany wykonane z innych polimerów, był motywacją do podjęcia przeze mnie badań w kierunku opracowania technologii wytworzenia membran z wytypowanych przeze mnie polimerów. 11

12 Równolegle do pracy nad technologią wytwarzania membran do rozdzielania gazów, zajmowałem się również zagadnieniami teoretycznymi związanymi z procesami membranowymi, w których te membrany mają zastosowanie. To doprowadziło mnie do zaproponowania nowego modelu matematycznego opisującego wybrane procesy membranowej rozdzielania gazów. Stąd w moich pracach związanych z tematyką membranowego rozdzielania gazów można wyróżnić dwa następujące kierunki badań: badania prowadzące do opracowania technologii wytwarzania polimerowych membran kompozytowych przeznaczonych do przemysłowego rozdzielania mieszanin gazowych, modelowanie matematyczne wybranych procesów membranowego rozdzielania gazów. Wyniki moich prac w powyższych kierunkach podsumowałem w autorskiej monografii Wytwarzanie i charakteryzowanie membran do przemysłowego rozdzielania mieszanin gazowych oraz modelowanie wybranych procesów prowadzonych z ich udziałem [A2], a wybrane zagadnienia szczegółowo rozwinąłem w publikacjach, które włączyłem do jednotematycznego cyklu publikacji stanowiący moje osiągnięcie naukowe. 7.2.Wytwarzanie membran i badanie ich właściwości Wstęp W odniesieniu do pierwszego kierunku badań, to jest opracowania technologii wytwarzania membran z polimerowych materiałów innych niż w modułach membranowych dostępnych komercyjnie, na wstępie dokonałem przeglądu literaturowego w poszukiwaniu polimeru o interesujących właściwościach separacyjnych względem wybranych mieszanin gazowych. Jednym z takich polimerów, któremu poświęciłem najwięcej badań, jest kopolimer blokowy PEBA. Charakterystyczną właściwością tego kopolimeru jest tzw. odwrócona selektywność przejawiająca się w preferencyjnym transporcie CO2, jako cząsteczki większej, niż transporcie H2, jako cząsteczki mniejszej. Membrany takie byłyby przydatne w procesie wzbogacania gazu syntezowego w wodór. Tym procesem zajmował się zespół prof. Harasek a z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu, gdzie odbywałem swój staż podoktorski. Brak komercyjnie dostępnych membran wykonanych z kopolimeru PEBA spowodował, że moje prace nad opracowaniem membrany z tego właśnie polimeru doskonale wpisywały się w prace zespołu prof. Harasek a. Obiecujące wyniki, jakie uzyskałem podczas stażu oraz interesujące właściwości uzyskiwanych membran spowodowały, że po zakończeniu stażu, już w jednostce macierzystej, kontynuowałem prace z tym kopolimerem. 12

13 Literatura dostarcza szeregu informacji dotyczących właściwości separacyjnych kopolimeru PEBA. Niestety badania literaturowe dotyczą przeważnie pomiarów właściwości membran o bardzo małej powierzchni i stosunkowo dużej grubości, podczas gdy do zastosowań przemysłowych potrzeba dużych powierzchni membran posiadających stosunkowo niewielką grubość. Za cel swoich badań przyjąłem wytworzenie i przebadanie membran o dużych powierzchniach i stosunkowo niewielkiej grubości. Wyniki takich badań są bardzo rzadko spotykane w literaturze. Niekiedy autorzy dla podkreślenia faktu badania membran o dużej sumarycznej powierzchni (a więc zabudowanych w moduły) określają te membrany jako higharea membranes. Również ja w swojej monografii dla podkreślenia tego faktu używam sformułowania moduły wielkopowierzchniowe. Sformułowanie to ma na celu wyłącznie zwrócenie uwagi czytelnika na fakt poddawania przeze mnie badaniom membran zabudowanych w moduły zawierające membrany o sumarycznej powierzchni dużo większej niż powierzchnie membran używanych w badaniach podstawowych własności materiałów polimerowych, które to badania dominują w literaturze. W swoich badaniach rozpatrywałem moduły posiadające trzy króćce oraz cztery króćce. W warunkach przemysłowych liczba i rozmieszczenie króćców w modułach membranowych może być dowolna i jest determinowana celem prowadzonego procesu. W warunkach procesowych, w szczególności w instalacjach jednostopniowych, przeważnie stosuje się moduły z trzema króćcami. Moduły z czterema króćcami stosuje się przede wszystkim w przypadku wymywania permeatu gazem inertnym lub mieszanką gazów pochodzących z innego stopnia wielostopniowej instalacji membranowej. Zastosowanie dwóch króćców w przestrzeni permeatu, a zatem zastosowanie modułu z czterema króćcami, w procesie bez udziału gazu nośnego jest rzadziej spotykane. Jak wskazuje praktyka i doniesienia literaturowe, skład permeatu opuszczającego moduł (bez wymywania gazem inertnym) nie różni się od siebie w zależności od liczby króćców lub ich umiejscowienia. W warunkach przemysłowych odbiór permeatu może być realizowany na dwa sposoby. Pierwszym z nich, gdy permeat nie zawiera znacznych ilości cennego składnika, jest pozostawienie otwartego do atmosfery króćca permeatu. Wówczas to permeat opuszcza moduł dzięki niewielkiemu nadciśnieniu w przestrzeni permeatu. Takim właśnie sposobem realizacji procesu zajmowałem się w swoich badaniach. Drugim sposobem jest natomiast odbiór permeatu pod ciśnieniem, co pozwala na transport permeatu do dalszej obróbki lub zmagazynowanie go w zbiorniku. 13

14 Technologia wytwarzania membran do rozdzielania gazów Prowadzone przeze mnie badania dotyczyły szeregu polimerów, które z uwagi na ich właściwości rozważałem jako odpowiedni materiał do wytworzenia membran. W badaniach wstępnych powtarzalne wyniki, które są warunkiem koniecznym opracowywanej technologii uzyskiwałem dla kopolimeru PEBA, dlatego to właśnie tego kopolimeru dotyczy opisywana przeze mnie technologia. Dokonałem przeglądu metod wytwarzania i modyfikowania membran polimerowych. Jako podstawę technologii wytwarzania membran według własnej koncepcji zaproponowałem metodę pokrywania przez zanurzenie (ang. dip coating). Przeprowadziłem też analizę i dyskusję podstaw teoretycznych tej metody, a po zakończeniu badań doświadczalnych podjąłem próbę wyjaśnienia rozbieżności pomiędzy teorią a uzyskiwanymi wynikami eksperymentalnymi. Wytwarzanie selektywnych warstw na membranach nośnych metodą dip coating jest procesem zależnym od lepkości roztworu powłokotwórczego, jego napięcia powierzchniowego oraz od szybkości wynurzania membrany nośnej z tego roztworu. Są to zatem parametry typowe dla procesów fizycznych, a nie dla przemian chemicznych. Takie procesy leżą zatem w zakresie zainteresowania inżynierii chemicznej i procesowej. Dla potrzeb wytwarzania membran przebadałem i opisałem ogólnotechniczną metodę nanoszenia warstw metodą dip coating. Zauważyłem obszary zgodności znanej od lat teorii LLD z wynikami uzyskiwanymi we własnych badaniach, a także wyjaśniłem powody rozbieżności teorii LLD z uzyskiwanymi wynikami w innych obszarach. Opisanie ogólnej teorii i zaadaptowanie jej do potrzeb wytwarzania membran z warstwą selektywną jest przeniesieniem osiągnięć fizyki na nauki techniczne. Uważam to za mój wkład w dziedzinę nauki, jaką jest inżynieria chemiczna i procesowa. W monografii przedstawiłem analizę możliwości aplikacyjnych otrzymanych membran i wskazałem dla nich przykładowe zastosowania przemysłowe. Badania opisane w monografii zakończyłem na poziomie 6-7 gotowości technologicznej. W treści monografii wydanej w 2017 r. kilkukrotnie podkreślałem, że niektóre zastosowane przeze mnie rozwiązania mają zdolność patentową i jako takie nie są szczegółowo opisywane. Przygotowany i złożony przeze mnie wniosek patentowy z 2018 r. opisuje w sposób szczegółowy jedną z najważniejszych cech opracowanej przeze mnie technologii, a mianowicie skuteczny sposób zapobiegania wnikaniu roztworu powłokotwórczego w głąb porowatej struktury membrany stanowiącej podkład [F4]. 14

15 Badanie właściwości wytworzonych membran Na potrzeby badań prowadzących do opracowania technologii wytwarzania membran opracowałem oryginalną metodykę badawczą oraz zaprojektowałem i zbudowałem nowoczesne stanowiska badawcze. Szczegóły odnośnie do zastosowanej aparatury i metod badawczych znajdują się w rozdziale 5 monografii [A2]. W monografii [A2] przedstawiłem wyniki prowadzonych przeze mnie badań nad właściwościami wytworzonych membran. Wyniki te przedstawione są w sposób zbiorczy, przeważnie w tabelach i na wykresach. Z kolei artykuł [C16] w sposób szczegółowy pokazuje metodykę badawczą, omawia przebieg eksperymentów oraz zawiera analizę statystyczną uzyskiwanych wyników. Ważne jest to, że w badaniach własnych nad membranami zabudowanymi w moduły membranowe o powierzchniach membran cm 2 i grubościach tych membran na poziomie kilkunastu mikrometrów uzyskiwałem wyniki przepuszczalności membran dla wybranych gazów porównywalne z tymi, które w literaturze uzyskiwane były na membranach o powierzchni kilku-kilkunastu cm 2 i o grubościach kilkudziesięciu mikrometrów, patrz Tabela 6.7 w monografii [A2]. Ta zbieżność wyników jest potwierdzeniem braku defektów w warstwie selektywnej mającej dużą powierzchnię i niewielką grubość. To wprost świadczy o wysokiej jakości uzyskiwanych przeze mnie membran. Istotne dla inżynierii chemicznej i procesowej jest poznanie wpływu poszczególnych parametrów procesowych na właściwości zastosowanej membrany. Prowadząc badania na membranach płaskich (tu inaczej niż w większości moich prac, które prowadziłem na membranach kapilarnych) zbadałem wpływ temperatury gazu oraz jego ciśnienia na właściwości transportowe i separacyjne membran wytworzonych z kopolimeru PEBA. Szczegóły tych badań oraz wyniki przedstawiające wpływ tych parametrów są zamieszczone w pracy [C18] Opis matematyczny procesu membranowego rozdzielania gazów W monografii [A2] omówiłem zagadnienia dotyczące membranowych procesów rozdzielania mieszanin gazowych oraz wskazałem na celowość stosowania takiego ich opisu matematycznego, jaki pojawia się w odniesieniu do innych procesów objętych zainteresowaniem inżynierii chemicznej i procesowej. W monografii omówiłem dwa sposoby prowadzenia procesów membranowego rozdzielania mieszanin gazowych: bez udziału i z udziałem gazu nośnego wymywającego permeat. W pierwszym przypadku procesy te realizowane są przy wykorzystaniu modułu z trzema króćcami (wlot nadawy, wylot retentatu, 15

16 wylot permeatu), zaś w drugim przypadku przy wykorzystaniu modułu z czterema króćcami (wlot nadawy, wlot gazu nośnego, wylot retentatu, wylot permeatu wraz z gazem nośnym). Mające miejsce w mojej pracy badanie procesów membranowych niedochodzących do stanu równowagi w sposób zdecydowany odróżnia się od badań prowadzonych przez fizykochemików zajmujących się membranami, którzy zwykle podają zależności opisujące stany równowagowe (porównaj podrozdział 4.3 monografii [A2]). Typowym zadaniem inżynierii chemicznej i procesowej jest modelowanie procesów, w tym niedochodzących do równowagi procesów o rozłożonych parametrach. Takie podejście zaprezentowałem w swojej monografii habilitacyjnej oraz pracach [C6, C16 i C17]. To pozwoliło na uzupełnienie literatury o brakujący, moim zdaniem, opis wybranych procesów membranowych metodami charakterystycznymi dla inżynierii chemicznej i procesowej. W monografii przedstawiłem również nowy model matematyczny wybranego procesu membranowego rozdzielania gazów z wykorzystaniem modułów z czterema króćcami do prowadzenia procesu z udziałem gazu nośnego wymywającego permeat, opisany również w [C6]. Nowością tego modelu jest uwzględnienie przekazywania energii przez strumień gazu płynący danym kanałem modułu membranowego do strumienia gazu wnikającego do tego kanału przez membranę. Model zaproponowany w [C6] został numerycznie zweryfikowany w późniejszej pracy, a mianowicie w [C17]. W tej pracy wykazano, że pominięcie w modelu matematycznym procesu zjawiska transferu energii może prowadzić do uzyskania zawyżonej o kilka procent obliczeniowej wartości strumienia nadawy poddawanej rozdzielaniu i odpowiednio wyższego zużycia gazu nośnego niż ma to miejsce w rzeczywistości. Przeprowadzona interpretacja numeryczna modelu własnego wskazuje na konieczność uwzględniania zjawiska przekazywania energii pomiędzy odpowiednimi strumieniami gazu w module membranowym. To właśnie model własny pozwala opisać proces wymywania permeatu z jego kanału, to jest proces, który polega na nadaniu energii kinetycznej strumieniowi gazu penetrującemu dany kanał modułu membranowego. Jednocześnie zauważa się, że istotne różnice w wartościach odpowiednich strumieni zasilających kanały modułu membranowego uzyskiwane dla rozważanych modeli (własny i model odniesienia) będą tym większe im użyta do procesu membrana będzie charakteryzowała się większą permeancją rozdzielanych składników. Uznając model opracowany dla procesów prowadzonych z wykorzystaniem modułu z czterema króćcami za model ogólny, zaproponowałem jego uproszczoną wersję dla procesu membranowego rozdzielania gazów z wykorzystaniem modułów z trzema króćcami. Model ten wykorzystałem do weryfikacji własnych danych doświadczalnych. Uzyskana przeze mnie duża 16

17 zgodność danych doświadczalnych i wyników uzyskanych za pomocą zaproponowanego modelu wskazuje na poprawność wyznaczonych właściwości permeacyjnych wytworzonych membran. Wyniki weryfikacji tego modelu zostały przedstawione w monografii [A2] oraz szczegółowo, wraz ze statystyką uzyskiwanych wyników, w pracy [C16]. Odnośnie do modelu procesu prowadzonego w modułach z trzema króćcami, po wcześniej dyskusji o dopuszczalności takiego założenia, przyjęto założenie o idealnym wymieszaniu gazu w przestrzeni permeatu. Takie założenie jest często spotykane w literaturze, na przykład w pracach Davis R.A., Chem. Eng. Techn., 25, ; Mazzotti M., et al., Membrane separations. Rate controlled separation process. ETH, Zürich; Perrin J.E., Stern S.A., AIChE J., 31(7), ; Pfister M., et al., Ind. Eng. Chem. Res., 56, ; Rautenbach R., Dahm W., J. Membr. Sci, 28, ; Shindo Y., eta al., J. Chem. Eng. Jpn., 18, ; Walawender W.P., Stern S.A., Separ. Sci.,7, ; Weller S., Steiner W.A., J. Appl. Phys., 21, Z formalnego (merytorycznego) punktu widzenia inżynierii chemicznej i procesowej założenie takie nie jest słuszne. W szczególności brak jest w tym procesie sił, które mogą zapewnić idealne wymieszanie w przestrzeni permeatu. W monografii [A2] znajduje się uzasadnienie dopuszczalności przyjęcia takiego założenia. Jednakże bardziej szczegółowo opisałem to zagadnienie w późniejszej niż monografia pracy [C19], o czym mowa w dalszej części niniejszego autoreferatu. W pracy [C19] podkreślam, że powszechnie używane w literaturze, a także wcześniej przeze mnie w monografii, sformułowanie idealne wymieszanie nie jest w tym przypadku merytorycznie poprawne. Właściwe jest natomiast mówienie jedynie o jednorodnym (w przybliżeniu) rozkładzie parametrów (np. ciśnienie, stężenie) w całej przestrzeni. Takie sformułowanie, choć co do efektu tożsame ze sformułowaniem o idealnym wymieszaniu, nie wprowadza czytelnika w błąd odnośnie do istnienia sił mogących powodować idealne wymieszanie. Należy zauważyć, że w prowadzonych przeze mnie badaniach numerycznych [C19], przy blisko 40% zmianie stężenia wybranego składnika gazowego mieszaniny dwuskładnikowej na całej długości modułu membranowego w przestrzeni nadawy/retentatu zmienność stężenia tego składnika w dwuskładnikowej mieszaninie w przestrzeni permeatu wynosi poniżej 3%. Z kolei dla 10% zmiany stężenia składnika wzdłuż przestrzeni nadawy/retentatu zmienność stężenia tego składnika wzdłuż długości przestrzeni permeatu wynosi zaledwie 0,25%. To właśnie te wartości pozwalają na przybliżanie zachowania się mieszaniny gazów w przestrzeni permeatu stanem jednorodnego (homogenicznego) rozkładu składników w całej przestrzeni permeatu. Zagadnienia dotyczące modelowania matematycznego procesu membranowego rozdzielania gazów są obecne w literaturze od kilkudziesięciu lat i towarzyszą rozwojowi tej 17

18 techniki membranowej. Literaturowe modele pojawiające się na przestrzeni lat różnią się między sobą przyjmowanymi założeniami. Jednym z takich założeń jest zachowanie się gazu w przestrzeni permeatu w procesie prowadzonym w modułach z trzema króćcami. Autorzy modeli przyjmują tu zasadniczo dwa różne założenia, a mianowicie o przepływie tłokowym oraz o idealnym wymieszaniu gazu w przestrzeni permeatu, odpowiednio, przy czym to drugie założenie jest obecnie uznawane za właściwe. Przyjmowanie założenia o idealnym wymieszaniu gazu w przestrzeni permeatu wydało mi się nieintuicyjne i w swoich pracach postanowiłem rozstrzygnąć tę kwestię wykorzystując obliczeniową mechanikę płynów (CFD). Tym samym wykorzystałem szeroko akceptowane przez współczesną inżynierię chemiczną i procesową narzędzie analizy procesów. Wyniki moich prac nad tym zagadnieniem opisane są w monografii [A2], a także szeroko dyskutowane w artykule [C19]. Dyskusja prowadzona przeze mnie w artykule [C19] prowadzi do wniosku, że w rzeczywistych warunkach prowadzenia procesu membranowego rozdzielania gazów w modułach z trzema króćcami nie są spełnione warunki, które pozwalają uznać płyn w przestrzeni permeatu za idealnie wymieszany. Wartości liczby Pèclet, która stanowi kryterium, są kilka rzędów wielkości większe od wartości 1, którą uznaje się za granicę występowania idealnego wymieszania płynu. Wyniki obliczeń numerycznych (CFD) zawarte w obu wspominanych moich pracach, [A2] i [C19], przeprowadzone dla różnych membran i różnych mieszanin gazowych, wskazują na to, że zachowanie się gazu w przestrzeni permeatu przypomina przepływ tłokowy, a co za tym idzie nie zachodzi tam idealne wymieszanie, jak to zakłada większość autorów współczesnych modeli matematycznych. Należy jednak zauważyć, że różnice w wartościach stężeń składników na obu końcach modułów membranowych są bardzo małe, często wręcz nieistotne. To powoduje, że dla uproszczenia obliczeń można przyjąć w modelach matematycznych równomierny rozkład stężeń w całej przestrzeni permeatu. Zasadniczo, co do efektu, jest to tożsame z idealnym wymieszaniem. Jednakże, z punktu widzenia inżynierii chemicznej i procesowej, należy zaznaczyć, że sformułowanie idealne wymieszanie jest niepoprawne z punktu widzenia zjawisk zachodzących w przestrzeni permeatu. To ostatnie zdanie, sformułowane w pracy [C19], nie zostało jasno sprecyzowane podczas redagowania przeze mnie monografii [A2]. Analiza wyników obliczeń CFD pozwala na wyciągnięcie dodatkowego wniosku. W monografii [A2], powołując się na niektórych autorów, stwierdziłem, że w przypadku membranowego rozdzielania gazów zjawisko polaryzacji stężeniowej nie zachodzi lub jest 18

19 niezauważalne. Analiza kolorowych map uzyskanych w obliczeniach CFD potwierdza ten fakt. Nie zauważa się zwiększania stężenia wybranego składnika mieszaniny gazowej (wolniej permeującego) przy powierzchni membrany Podsumowanie W swojej pracy naukowej wykonałem typowy dla inżynierii chemicznej ciąg badań, a mianowicie: badania wpływu parametrów fizycznych na właściwości powstałych membran, wykonanie doświadczeń określających zależność wartości gęstości strumienia permeatu od parametrów procesowych, wykonanie modelu matematycznego procesu i ostateczna weryfikacja tego modelu z wykorzystaniem uzyskanych danych doświadczalnych, pozytywne zweryfikowanie modelu matematycznego oraz potwierdzenie poprawnego dostosowania metody dip coating do wytwarzania membran z warstwą selektywną. Przedstawiony ciąg badań, zgodny z metodyką charakterystyczną dla inżynierii chemicznej i procesowej, pozwolił mi na osiągnięcie celu postawionego sobie na wstępie pracy naukowej prowadzącej do złożenia niniejszego wniosku o nadanie stopnia doktora habilitowanego. 8. POZOSTAŁA DZIAŁALNOŚĆ W ZAKRESIE NAUKI I WSPÓŁPRACY Z PRZEMYSŁEM 8.1. Wykonane recenzje artykułów naukowych i projektów badawczych Po uzyskaniu stopnia naukowego doktora byłem recenzentem w następujących czasopismach. Czasopisma z bazy JCR: Brazilian Journal of Chemical Engineering: 3 recenzje Chemical and Process Engineering: 2 recenzje Desalination and Water Treatment: 4 recenzje International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical Simulation: 1 recenzja Journal of Membrane Science: 1 recenzja Polish Journal of Chemical Technology: 1 recenzja 19

20 Water Science and Technology: Water Supply: 2 recenzje Czasopisma z listy B MNiSzW: Challenges of Modern Technology: 17 recenzji International Food Research Journal: 1 recenzja International Journal of Chemical Engineering: 1 recenzja Inżynieria i Aparatura Chemiczna: 3 recenzje Problemy eksploatacji Maintenance problems: 1 recenzja Journal of Water and Land Development: 1 recenzja Ponadto, na zlecenie NCBiR, wykonałem recenzje czterech wniosków o projekty w ramach POIR. W dwóch przypadkach byłem ekspertem wiodącym. Jako ekspert naukowy Urzędu Marszałkowskiego Województwa Łódzkiego wykonałem recenzję projektu zgłoszonego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Łódzkiego Staże naukowe Po uzyskaniu stopnia doktora odbyłem jeden staż długoterminowy. W okresie pracowałem w Instytucie Inżynierii Procesowej Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu w grupie prof. Michaela Harasek a. Moje badania dotyczyły wytwarzania membran do rozdzielania mieszanin gazów. Były to zatem badania ściśle związane z tematyką osiągnięcia naukowego, jakie przedstawiam we wniosku habilitacyjnym. Efektem prac wykonanych w zespole wiedeńskim są publikacje [B14 i D6]. Kolejna wspólna praca jest zgłoszona do druku Kierownictwo i uczestnictwo w projektach naukowo-badawczych Kierownik W okresie po uzyskaniu stopnia naukowego doktora byłem kierownikiem 6 projektów badawczych, w tym jednego o zasięgu międzynarodowym, na łączną kwotę ,00 zł: 1. Opracowanie technologii i techniki wytwarzania membran do separacji gazowej, grant badawczo-rozwojowy NCBiR, , NR , na kwotę zł. 20

21 2. Modelowa technologia regeneracji, recyklingu i utylizacji wodnych roztworów stosowanych do utrzymania czystości instalacji w przemyśle spożywczym, projekt w ramach POIG zlecone przez ITeE-PIB w Radomiu, , na kwotę zł. 3. Membrany magnetyczne do rozdziału mieszanin gazowych, grant dziekański, 2012, na kwotę zł. 4. Opracowanie technologii oczyszczania i zamykania obiegu wody stosowanej w procesie szczelinowania z wykorzystaniem technologii membranowych, grant Program Blue Gas Polski Gaz Łupkowy, NCBiR, , BG1/Polymemtech/13, na kwotę zł 5. Badania procesu odhelania gazu ziemnego, grant dziekański, 2013, na kwotę zł. 6. Opracowanie zrównoważonego procesu recyklingu wody i detergentów stosowanych w pralniach przemysłowych, Współpraca dwustronna polsko-niemiecka, konkurs II STAIR, NCBiR, , DZP/STAIR/II/141/2016, kierownik po stronie polskiej, na kwotę ,00 zł. Wykonawca Po ukończeniu studiów magisterskich byłem wykonawcą lub głównym wykonawcą w 11 projektach badawczych: 1. Opracowanie koncepcji i wykonanie prototypowej instalacji do wytwarzania membran kapilarnych w skali przemysłowej Uczelniany Projekt Badawczy Politechniki Warszawskiej Opracowanie koncepcji i wykonanie prototypowej instalacji do wytwarzania membran kapilarnych w skali przemysłowej - kontynuacja Uczelniany Projekt Badawczy Politechniki Warszawskiej Opracowanie konstrukcji klinicznych systemów wspomagania serca grant zamawiany nr PW/P03-PBZ-MNiSW/ Wpływ mikrostruktury materiałów porowatych na retencję komórek mikroorganizmów grant badawczy nr 3T08A Intelligent Intraoral Medicine Delivery Micro-system to Treat Addiction and Chronic Diseases, IntelliDrug, Specific Targeted Research Project, no Opracowanie i wdrożenie technologicznych rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych przeznaczonych do budowy mobilnej instalacji membranowej do oczyszczania odcieków ze składowisk odpadów komunalnych ( ) 7. Opracowanie technologii wytwarzania zanurzeniowych modułów membranowych, grant badawczy nr N N

22 8. Opracowanie i wdrożenie technologii i techniki wytwarzania mikro/ultra filtracyjnych membran kapilarnych / rurkowych z polisulfonu i/lub polieterosulfonu grant zamawiany nr ROW-II- 319/ Opracowanie urządzenia do ciągłej produkcji membran kapilarnych metodą termicznej inwersji faz, grant badawczo-rozwojowy, NR Nowe nanokompozytowe materiały filtracyjne do adsorpcyjnego oczyszczania wody, Polsko-Szwajcarski Program Badawczy, PSPB-209/ Novel Smart Filtration Media, mnt-era.net, Nowe metody przygotowania gazu złożowego do celów technologicznych i dystrybucji w oparciu o nowoczesne materiały filtracyjne, Program Lider, III konkurs 8.4. Współpraca z przemysłem Moja współpraca z przemysłem obejmuje dwa obszary. Pierwszym z nich jest współpraca w zakresie merytorycznym i doradczym, jaką podejmuję jako pracownik naukowy Politechniki Warszawskiej. Drugim obszarem jest moja działalność jako inżyniera w firmie Polymemtech, w której jestem zatrudniony od 2007 roku (pół etatu w ramach zatrudnienia dodatkowego), obecnie na stanowisku Kierownika Działu Badań i Rozwoju. W pierwszym obszarze współpracy z przemysłem i na rzecz przemysłu wykonałem następujące opracowania: dla Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej dokonałem oceny projektu instalacji membranowej do oczyszczania biogazu [H1]. Instalacja ta została następnie wykonana i testowana w warunkach rzeczywistych, dla Instytutu Maszyn Przepływowych PAN opracowałem założenia technologicznotechniczne instalacji do rozdzielania powietrza metodami membranowymi [H2], dla Instytutu Nafty i Gazu wykonałem dla Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa dwa opracowania [H3, H5]. Jedno dotyczyło membranowego uzyskiwania helu z gazu ziemnego, drugie zaś membranowego usuwania siarkowodoru z gazu ziemnego. Moje kontakty naukowe z PGNiG dotyczą również membranowego odazotowywania złóż gazu ziemnego i membranowego osuszania gazu ziemnego, 22

23 dla Instytutu Nafty i Gazu i PGNiG sporządziłem badania i raport dotyczący wstępnego odsalania wód z wypływu zwrotnego w procesie szczelinowania formacji łupkowej [H4]. W drugim obszarze współpracy z przemysłem i na jego rzecz, w ramach zatrudnienia w Polymemtech, byłem autorem lub współautorem ponad 20 technologii i instalacji membranowych. Projektowane i wykonywane przeze mnie w pełni przemysłowe instalacje pracują w zakładach na terenie Polski, Rosji, Niemiec, Iranu, Szwecji i Wielkiej Brytanii. Do najciekawszych rozwiązań, w których brałem udział, należą: technologia i instalacja do ultrafiltracyjnego zagęszczania białka jaja kurzego [D12], technologia i instalacja do oczyszczania zawiesiny Grafenu płatkowego, technologia i instalacja do zagęszczania aromatów spożywczych. Część rozwiązań technicznych, których byłem współautorem została zgłoszona do ochrony patentowej [F1 F7] Praca ekspercka Trzykrotnie byłem zapraszany w roli eksperta do udziału w badaniach i pracach eksperckich programów foresight: 1. System Monitorowania i Scenariusze Rozwoju Technologii Medycznych w Polsce foresight ROTMED, Polska 2020, foresight IPPT PAN, Zaawansowane technologie przemysłowe i ekologiczne dla zrównoważonego rozwoju kraju foresight ITeE, Pełniłem funkcję eksperta w programach prowadzonych przez: 1. PFTechnology (ekspertyzy w zakresie technik filtracyjnych), Seendico (ekspertyzy w zakresie prowadzenia projektów badawczych), Ecorys (ekspertyzy w zakresie prowadzenia projektów badawczych), SRI International (ekspertyza w zakresie wdrażania nowych programów badawczych we współpracy Polska-USA, na zaproszenie NCBiR),

24 8.6.Działalność popularyzatorska Po zakończeniu studiów magisterskich brałem udział w działaniach popularyzatorskich nauki. Brałem aktywny udział w przygotowaniach Festiwalu Nauki w roku 2006 oraz Pikników Naukowych w latach 2007 i W roku 2016 wspomagałem merytorycznie studentów w przygotowaniach do kolejnej edycji Pikniku Naukowego. Kilkakrotnie prowadziłem zajęcia dla uczniów szkół podstawowych, gimnazjalnych i średnich. Prowadziłem także wykłady na Uniwersytecie Trzeciego Wieku Politechniki Warszawskiej. Udzieliłem kilku wywiadów dotyczących technik membranowych, między innymi dla Polskiej Agencji Prasowej. 9. CHARAKTERYSTYKA DZIAŁALNOŚCI DYDAKTYCZNEJ Prowadziłem następujące zajęcia dydaktyczne: Inżynieria Sztucznych Narządów Wewnętrznych wykład Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW Inżynieria Sztucznych Narządów Wewnętrznych wykład Wydział Chemiczny PW Inżynierskie Metody Wspomagania Przemiany Metabolicznej wykład Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW Membranowe Procesy Rozdzielania wykład Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW Inżynieria Chemiczna ćwiczenia Wydział Chemiczny PW Oczyszczanie Gazów i Cieczy ćwiczenia Wydział Inżynierii Środowiska PW Projektowanie Procesów Podstawowych i Aparatury projekt Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej Aparatura Procesowa projekt Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW Aparatura Procesowa laboratorium Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW Przetwórstwo Tworzyw Sztucznych laboratorium Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW Laboratorium Polimerów laboratorium Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW Procesy Oczyszczania Cieczy 2 laboratorium Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW Procesy Rozdzielania w Biotechnologii laboratorium Wydział Chemiczny PW 24