Rosnąca obecność zanieczyszczeń o znaczeniu środowiskowym potęguje globalny deficyt czystej wody w Europie i na świecie. Nowa dyrektywa UE dotycząca ścieków komunalnych (2024/3019) wprowadza zaostrzone wymagania, nakładając obowiązek skutecznego usuwania szerokiego spektrum mikrozanieczyszczeń w celu ochrony zasobów wodnych i umożliwienia ich bezpiecznego ponownego wykorzystania.
Zaawansowane procesy utleniania
Wśród nowoczesnych metod oczyszczania szczególne znaczenie mają zaawansowane procesy utleniania (AOPs), w tym heterogeniczne fotokatalityczne utlenianie i fotokatalityczne ozonowanie. Choć procesy te, realizowane w łagodnych warunkach z użyciem światła UV lub widzialnego, skutecznie rozkładają zanieczyszczenia za pomocą reaktywnych form tlenu (ROS), wciąż borykają się z pewnymi ograniczeniami. Należą do nich między innymi niska rozpuszczalność ozonu, wysokie koszty energetyczne oraz ryzyko powstawania niepożądanych produktów ubocznych reakcji.
Rola kompozytów eutektycznych
Rozwiązaniem tych problemów mają być innowacyjne fotokatalizatory oparte na kompozytach eutektycznych, projektowane we współpracy z Centrum Doskonałości ENSEMBLE3 – światowym liderem w dziedzinie wytwarzania tych materiałów. Projekt zakłada precyzyjne kontrolowanie wakancji tlenowych (defektów sieci krystalicznej), co pozwala na przesunięcie mechanizmu utleniania ze standardowych ścieżek rodnikowych na dużo bardziej selektywne mechanizmy nierodnikowe. Wykorzystują one silnie reaktywny tlen atomowy, tlen singletowy oraz bezpośredni transfer elektronów, co znacząco ogranicza powstawanie produktów wtórnych i zwiększa odporność na trudne matryce ściekowe.
Cel projektu "Badania mechanizmów nierodnikowych w fotokatalitycznym ozonowaniu poprzez sterowanie defektami tlenowymi w eutektycznych materiałach fotokatalitycznych"
Głównym celem projektu jest opracowanie, systematyczna synteza oraz optymalizacja tych zaawansowanych materiałów poprzez modyfikację defektów tlenowych, co zwiększy adsorpcję ozonu. Poprzez dodatkową funkcjonalizację i modyfikację materiału wytwarzane będą katalitycznie aktywne fazy Magnéli, co wpłynie na interakcję faz gaz–ciecz–ciało stałe.
Kompleksowe badania mechanizmu i kinetyki pozwolą w pełni zrozumieć relacje między defektami a wydajnością katalityczną. Projekt ma na celu dostarczenie wiedzy z zakresu mechanizmów fotodegradacji, wspierając realizację założeń gospodarki o obiegu zamkniętym, poprzez zwiększenie możliwości ponownego wykorzystania wody i ochronę zasobów naturalnych.
Projekt jest finansowany z Narodowego Centrum Nauki, z programu Sonata Bis 15. Jego wartość to blisko 4 mln zł.
Profesor w Katedrze Inżynierii Molekularnej Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska PŁ.
