Ponad 1,2 mln złotych na badania realizowane przez doktorantów | Politechnika Gdańska

Metale przejściowe dominują we współczesnej katalizie dzięki swojej unikalnej strukturze elektronowej. Niestety, ich wysoka cena, ograniczona dostępność, toksyczność oraz negatywny wpływ na środowisko stanowią poważne wyzwania w kontekście zrównoważonej chemii. W związku z tym należy skierować uwagę w kierunku poszukiwania katalizatorów niemetalicznych, opartych na szeroko dostępnych pierwiastkach grup głównych. Projekt bezpośrednio odpowiada na to wyzwanie poprzez projektowanie niskokoordynacyjnych związków borowo-fosforowych, które wykazują reaktywność specyficzną dla metali przejściowych. Układy otrzymywane w ramach projektu charakteryzują się celowo zaprojektowaną strukturą elektronową, która pozwala im jednocześnie funkcjonować jako donor, jak i akceptor pary elektronowej w trakcie oddziaływania z cząsteczkami substratów.

Celem projektu jest synteza szerokiej gamy ambifilowych kationów B-P zawierających podstawniki o zróżnicowanych właściwościach elektronowych i sterycznych. W ramach projektu zostanie zbadana reaktywność tytułowych kationów wobec małych cząsteczek, istotnych z punktu widzenia technologicznego i środowiskowego, takich jak H₂, CO₂, N₂O, O₂, olefiny i proste związki karbonylowe. Projekt ma przyczynić się nie tylko do rozwoju nowych molekularnych narzędzi do aktywacji małych cząsteczek, ale również wesprzeć szerszy cel, jakim jest zastąpienie tradycyjnych katalizatorów metalicznych zrównoważonymi, niemetalicznymi odpowiednikami. 

Projekt podejmuje ważny problem związany z wdrażaniem zrównoważonych technologii w sektorze gastronomicznym branży hotelarsko-gastronomicznej, który ma istotny wpływ na realizację celów zrównoważonego rozwoju. Sektor ten, choć istotny gospodarczo i społecznie, generuje znaczące obciążenia środowiskowe, m.in. poprzez marnotrawstwo żywności, emisję gazów cieplarnianych oraz intensywne wykorzystanie zasobów.

Celem projektu jest zbadanie, jakie czynniki poznawcze i normatywne kształtują postawy oraz intencje menedżerów restauracji względem adopcji zrównoważonych technologii. Projekt analizuje powody przemawiające za i przeciw wdrażaniu takich rozwiązań z perspektywy menedżerskiej oraz rolę uwarunkowań moralnych i norm społecznych w procesie podejmowania decyzji.

Badania realizowane są w dwóch etapach. W pierwszym etapie przeprowadzone zostaną jakościowe wywiady z menedżerami restauracji, analizowane w oparciu o teorie behawioralne, co pozwoli na opracowanie modelu teoretycznego. W drugim etapie model zostanie zweryfikowany ilościowo z użyciem analizy danych z ogólnopolskiej ankiety wśród menedżerów restauracji.

Projekt ma istotne znaczenie zarówno teoretyczne, poprzez rozwinięcie istniejących ram badawczych integrujących wymiary poznawcze i normatywne, jak i praktyczne, dostarczając wskazówek dla decydentów, liderów branży oraz edukatorów w zakresie promowania i wspierania adopcji zrównoważonych technologii w sektorze usług gastronomicznych.

Współczesne społeczeństwa, niezależnie od szerokości geograficznej, na jakiej się znajdują, borykają się z dwoma głównymi wyzwaniami: kryzysem energetycznym i zanieczyszczeniem środowiska. Obiecującą strategią umożliwiającą przezwyciężenie globalnych problemów jest fotokataliza heterogeniczna, która w wyniku absorpcji światła słonecznego przez półprzewodnik (fotokatalizator) umożliwia generowanie nośników ładunku niezbędnych do zainicjowania reakcji, np. produkcji wodoru, generowania tlenu (sztuczna fotosynteza) oraz utlenienia szkodliwych zanieczyszczeń organicznych w środowisku. Jednakże, liczne pierwiastki wykorzystywane w preparatyce fotokatalizatorów, jak: grafit, platyna, ruten, kobalt, gal i wanad, są wymienione jako surowce krytyczne w Unii Europejskiej. Materiały te, często rzadkie lub skoncentrowane geograficznie, mają kluczowe znaczenie dla przemysłu, a zarządzanie ich zasobami stało się kluczowym czynnikiem w kształtowaniu polityki gospodarczej i innowacji.

Uniknięcie zatrzymania rozwoju technologii fotokatalitycznych z powodu ograniczonych zasobów surowców krytycznych stało się główną motywacją do projektu POPcat. Jego głównym celem jest opracowanie nowej klasy fotokatalizatorów hybrydowych na bazie porowatych polimerów organicznych (ang. porous organic polymers, POPs), z uwzględnieniem sprzężonych porowatych polimerów (ang. conjugated porous polymers, CPPs) i kowalencyjnych struktur organicznych (ang. covalent organic frameworks, COFs). Ich porowata struktura czyni je idealnymi kandydatami do zastosowań fotokatalitycznych, a duża różnorodność możliwych wiązań typu π pozwala na otrzymanie struktur „szytych na miarę” dopasowanie ich struktury elektronowej pod konkretne wymagania docelowej reakcji redoks. W ramach projektu POPcat*, badane będą także mechanizmy wzbudzania i transportu nośników ładunku pod wpływem światła wraz z generowaniem reaktywnych form tlenu.

* Nazwa projektu nawiązuje nie tylko do skrótowca POP od porous organic polymers, ale również odnosi się do popularnego mema internetowego z kotem o tej samej nazwie.

W ramach projektu zbadany zostanie wpływ cech antropometrycznych pasażera oraz warunków początkowych wypadku drogowego na ryzyko wystąpienia określonego typu urazu kręgosłupa. W początkowej fazie przewidziano poligonowy test zderzeniowy TB32 zgodnie z normą EN1317, rozszerzony o wykorzystanie certyfikowanego manekina Hybrid III wyposażonego w akcelerometry oraz czujniki siły i przemieszczenia. Równolegle przygotowany i zwalidowany zostanie model zderzenia oparty o metodę elementów skończonych na podstawie wyników testu. Następnie wykonana zostanie seria symulacji numerycznych różnych typów wypadków drogowych, z uwzględnieniem trzech modeli ciała człowieka.

Tematyka badań wpisuje się w aktualne wyzwania związane z gospodarowaniem odpadami z tworzyw sztucznych oraz koniecznością ograniczania śladu węglowego generowanego przez przemysł polimerowy. Wyniki projektu mają przyczynić się do rozwoju zrównoważonych, przyjaznych środowisku alternatyw dla konwencjonalnych tworzyw sztucznych.

Dotychczasowe badania nad ekologicznymi materiałami gumowymi najczęściej koncentrują się na ocenie wpływu pojedynczych dodatków w wieloskładnikowych mieszankach, pomijając potencjalne interakcje między ich poszczególnymi komponentami. Projekt koncentruje się na wyjaśnieniu mechanizmów oddziaływań pomiędzy zrównoważonymi zamiennikami składników stosowanych w mieszankach gumowych.

Po raz pierwszy przeprowadzone zostaną kompleksowe badania jednoczesnego zastosowania kilku wcześniej zweryfikowanych ekologicznych dodatków (naturalnych lub pochodzących z recyklingu), takich jak przyspieszacze, aktywatory, plastyfikatory i środki wzmacniające, oraz ich wpływu na strukturę i właściwości materiału. Uzyskana wiedza umożliwi zaprojektowanie wysokowydajnych mieszanek gumowych o znacząco obniżonym wpływie na środowisko, spełniających wymagania przemysłu.