Seria: SDGs w Łukasiewiczu – Po pierwsze: przetwarzaj ponownie. Inżynieria materiałowa a zrównoważony rozwój.

Produkować mniej zamiast więcej. Zużyte materiały poddawać recyklingowi i ponownie włączać do obiegu. Zrównoważony rozwój to wyzwania. Jak im sprostać? W jaki sposób inżynierowie odpowiadają na potrzeby rynku i społeczeństwa?  

„Bezwartościowy odpad zamieniamy w użyteczny recyklat. Dla mnie jest to esencja zrównoważonego rozwoju” – podkreśla w rozmowie dr inż. Ewa Zawadzka z Łukasiewicz – Instytutu Elektrotechniki.  

Joanna Grudowska, Łukasiewicz – Centrum Oceny Technologii: Czy praca inżyniera może być ciekawa? 

dr inż. Ewa Zawadzka, Łukasiewicz – Instytut Elektrotechniki: Ależ praca inżyniera jest fascynująca! Obserwując rynek, jego kierunki rozwoju, ale też braki i problemy, znajduję zagadnienia badawcze dla naszego Zespołu. Aktualne zadania są inspiracją dla kolejnych. W Zespole żartujemy, że „bawimy się nauką” lub „bawimy się w naukę”. 

Na co dzień zajmuje się Pani rozwiązywaniem problemów badawczych w branży energetycznej. Co to oznacza w praktyce? 

Działania Łukasiewicz – IEL są ukierunkowane na pozyskiwanie, przetwarzanie oraz magazynowanie energii i dziedziny pokrewne. Nie prowadzimy jednak badań dla samych badań: sztuka dla sztuki nas nie interesuje. Staramy się znaleźć niszę na rynku i ją zapełnić. Wraz z Zespołem zajmuję się inżynierią materiałową. Obserwujemy trendy na rynku i w odpowiedzi na nie opracowujemy metody recyklingu materiałów, które można następnie wykorzystać w branży energetycznej. Bezwartościowy odpad zamieniamy w użyteczny recyklat. Dla mnie jest to esencja zrównoważonego rozwoju.  

Recycling zajmuje mnie nie tylko zawodowo. Prywatnie zwracam uwagę na to, co kupuję. Jeżeli mam wybór, sięgam po herbatę pakowaną w karton, a nie w foliową torebkę. Recykling kartonu jest dużo prostszy niż folii, która zazwyczaj jest metalizowana, co nie ułatwia sprawy. Codzienne wybory też mają znaczenie.  

Recykling wielu materiałów jest bardzo trudny. Na przykład recykling łopat turbin wiatrowych.  

Do produkcji łopat wykorzystywanych w elektrowniach wiatrowych używa się kompozytów żywic i włókien. Ich recykling rzeczywiście jest problematyczny. Nie mamy obecnie w Polsce wielu elektrowni wiatrowych, ale już Niemcy czy Skandynawia „stoją wiatrakami”. Wiele wskazuje na to, że my również pójdziemy tą drogą i wkrótce będziemy mierzyć się z problemem recyklingu wyeksploatowanych turbin wiatrowych.  

Życie farmy wiatrowej na lądzie trwa do 20 lat, morskich farm wiatrowych do 10-15 lat. Po demontażu łopaty, z których każda mierzy od 40 do 110 metrów, są zakopywane w ziemi albo spalane w piecach wysokoenergetycznych. To drugie rozwiązanie powoduje oczywiście emisję toksyn do atmosfery.   

Naprawdę nie ma rozwiązań mniej szkodliwych dla środowiska? Ciężko sobie wyobrazić, że będziemy chodzić po cmentarzyskach zużytych łopat… Poza tym Unia Europejska w ramach Europejskiego Zielonego Ładu wprowadza podejście bezpieczeństwa produktu w całym cyklu jego życia. Ma to ograniczyć negatywny wpływ produktów na środowisko naturalne i społeczeństwo. 

Głównym celem jest odejście od stosowania agresywnych środków chemicznych. Wróćmy do naszych łopat. Chcemy rozpuścić chemicznie 40-metrową łopatę. Jak duża musi być wanna, w której ją zanurzymy? A jeśli coś pójdzie nie tak i chemikalia wyciekną?  

Łopaty można by przetworzyć mechanicznie: piłami, kruszarkami, młynami. Problemem tego rozwiązania są pyły, które powstają przy cięciu i mieleniu, ale do jego rozwiązania wystarczy zastosować odpowiednie filtry.  Sama obróbka odpadu jest metodą pozbawiona ingerencji chemii. W najgorszym wypadku używamy lamp UV albo płuczemy łopaty wodą, żeby pozbyć się np. narostu mikrobiologicznego. Nie stosujemy chemii, nie produkujemy ścieków ani dodatkowych odpadów. Powstaje recyklat, który można wykorzystać jako wypełniacz do produkcji nowej łopaty lub w innych zastosowaniach w tej branży.  

  • Zużywamy mniej żywicy epoksydowej do nowych łopat.  
  • W środowisku jest mniej odpadów. 
  • Obniżamy zużycie nowych surowców. 
  • W przyszłości będziemy musieli zutylizować mniej odpadu. 

To brzmi jak realizacja idei zrównoważonego rozwoju w praktyce.  

Nie mamy innego wyjścia. Świat się kurczy, kończą nam się zasoby naturalne. Dlatego wszelkie technologie, które rozwijamy, powinny w możliwie najmniejszym stopniu negatywnie wpływać na środowisko naturalne i społeczeństwo, a przy tym być opłacalne ekonomicznie. Rozwijamy OZE: budujemy kolejne farmy wiatrowe, stawiamy coraz więcej wiatraków. Świetnie, że szukamy nowych metod wytwarzania energii, ale równolegle powinniśmy pracować nad metodami przetwarzania odpadów generowanych przez branżę energetyczną. Metoda obróbki odpadu również nie może zagrażać środowisku. Potrzebujemy nowych zrównoważonych technologii, by poradzić sobie z odpadami, które dotąd wyprodukowaliśmy i ograniczyć produkcję nowych.  

Poza tym zrównoważony rozwój to też bardziej komfortowe, bezpieczniejsze, mniej rozwarstwione, bardziej sprawiedliwe życie społeczne, w którym nowe technologie i dobra są dostępne dla wszystkich.    
 
Czy są w ogóle technologie neutralne dla środowiska naturalnego?  

Pływające w wodzie statki porastają z czasem glonami, pokrywa je warstwa osadu biologicznego. Chcąc ją usunąć, stosuje się najczęściej środki biobójcze – biocydy – o działaniu podobnym do antybiotyków. Środki te negatywnie wpływają na biom wodny. W Łukasiewicz – Instytucie Elektrotechniki opracowaliśmy metodę otrzymywania kompozytów biostatycznych, obojętnych dla środowiska wodnego. Stanowią dodatek do farb antyfoulingowych, zabezpieczających przed porastaniem osadu biologicznego.  

Co jeszcze spędza sen z powiek inżyniera?  

Obecnie w branży tworzyw jest bardzo duży problem z dostępnością nowych surowców. Na światowych rynkach powstała tzw. dziura materiałowa, czyli przerwa w łańcuchu dostaw. Głównym powodem jest oczywiście pandemia Covid-19, na skutek której ucierpiał między innymi transport. W przedsiębiorstwach brakuje pracowników, stąd malejące moce wytwórcze. Wytwarzanie materiałów wiąże się z wysokimi kosztami energetycznymi oraz stosowaniem chemii, która jeżeli nie jest prawidłowo zagospodarowana, może szkodzić środowisku. To wszystko niepokoi inżyniera.  

Mimo to inżynierowie pracują na pełnych obrotach. Skąd badacze wiedzą, z jakimi problemami mierzą się aktualnie poszczególne branże?  

Wiedzę o potrzebach i kierunkach rozwoju rynku zdobywamy między innymi dzięki Wyzwaniom Łukasiewicza. Widzimy, że to działa: dystans między nauką a przedsiębiorcami faktycznie maleje, a my realizujemy swoje ambicje oraz doskonalimy umiejętności inżynierskie i badawcze we właściwym kierunku. Wyzwania dają nam też okazję, by nawiązać współpracę z innymi Instytutami Łukasiewicza.  

Gdzie w tej układance mieści się zrównoważony rozwój?  

Łukasiewicz uzupełnia lukę pomiędzy środowiskami akademickimi a przemysłem i wdrożeniami.  Badania akademickie są bardzo potrzebne, ale powinny stanowić raczej punkt wyjścia niż cel sam w sobie. Formułuje się założenia i weryfikuje je na gruncie fizyki, chemii czy innych dyscyplin. Zadaniem instytutów badawczych, takich jak w Łukasiewiczu, jest przekucie tych założeń w praktykę. 

Tu wkracza Sieć Badawcza Łukasiewicz. 

Zadaniem Łukasiewicza jest wdrażanie konkretnych rozwiązań. Idealny mechanizm powstawania innowacji technologicznych wygląda tak: na uczelni prowadzi się badania podstawowe, Łukasiewicz pomaga je rozwinąć w ramach badań stosowanych i wdrożyć rezultaty w przedsiębiorstwie. Następnie przedsiębiorstwo korzysta z rozwiązania w ramach swojej działalności. Dodatkowo Przedsiębiorcy każdej wielkości jest zdecydowanie łatwiej dotrzeć do Łukasiewicza niż na przykład do pojedynczego instytutu albo badacza. 
 
Często nie jest jasne, co badacze i badaczki robią dla społeczeństwa. Co oni robią dla mnie, dla mojej rodziny, moich przyjaciół. Wiemy, że siedzą w laboratoriach, ale co oni tam knują? Nad czym pracują? Jak Pani praca przekłada się na życie ludzi, także tych, którzy dopiero się urodzą? Odczarujmy tę czarną skrzynkę pracy inżyniera.  

Patrząc w przyszłość, chciałabym, żeby rodzice mogli zaprowadzać swoje dzieci do piaskownic, które nie będą posadowione na zakopanych w ziemi łopatach z elektrowni wiatrowych. Chciałabym, żeby odpady przestały być tykającą bombą, żeby wykorzystywano je w sposób prawidłowy i możliwie jak najbardziej wszechstronnie i efektywnie. To problemy, które dotyczą nas wszystkich, a które jako badaczka i inżynier próbuję rozwiązywać. Poczucie misji jest wpisane w zawód inżyniera.  

Jakie Cele Zrównoważonego Rozwoju realizuje dr inż. Ewa Zawadzka – energetyczna materiałowczyni z Łukasiewicza? 

Bohater wywiadu: 

Autorka serii SDGs w Łukasiewiczu: