Węgiel – wychodzimy czy transformujemy?

Węgiel to nie tylko paliwo kopalne. To również węgiel organiczny, który już dziś staje się budulcem „materiałów przyszłości”: grafenu, nanorurek węglowych, filtrów z węglem aktywnym do oczyszczania powietrza i wody, materiałów kompozytowych z włókien węglowych, które mogą być stosowane w budownictwie czy medycynie.

Wielopostaciowość węgla

Podczas Impact’21 w Poznaniu odbył się panel poświęcony idei „3W” - inicjatywy Banku Gospodarstwa Krajowego. Jedno z trzech „w” dotyczyło węgla, ale nie w takiej postaci, która dziś budzi tak wiele kontrowersji.

– Węgiel budzi najwięcej pytań, temat wydaje się kontrowersyjny, ale prawie 20 proc. naszego organizmu to właśnie węgiel. To również pierwiastek, na który chcemy zwrócić uwagę pod kątem nowoczesnych technologii – mówiła podczas panelu „3W” Prezes BGK Beata Daszyńska-Muzyczka. – Chcemy zbudować inne myślenie o rozwiązaniach i technologiach węglowych – dodała.

Rzeczywiście, węgiel obecnie kojarzony jest ze spalaniem wielkotonażowym, a co za tym idzie – szkodliwą dla środowiska i dla naszego zdrowia emisją.

– Węgiel obecnie nie jest stawiany w korzystnym świetle z uwagi na zagrożenia płynące z jego zastosowania. Jest to wyłącznie problem z jego użyciem. Natomiast węgiel sam w sobie jest fantastycznym pierwiastkiem, który niesie ze sobą bardzo dużo możliwości. Po pierwsze to podstawa chemii organicznej, każdego organizmu żywego, a to co jest najlepsze – to fakt, że węgiel występuje w wielu postaciach – mówił Paweł Smoleń z firmy Smart Nanotechnologies, podając za przykład obecny w rysikach ołówków grafit (węgiel w tej postaci jest bardzo miękki) oraz jeden z najtwardszych materiałów wykorzystywany m.in. w jubilerstwie, diament, który jest także doskonałym izolatorem.

i

Odczarować mit o „złym” węglu

Zdaniem Pawła Smolenia ze Smart Nanotechnologies droga węgla dopiero się rozpoczyna. Ze względu na wielopostaciowość i cenne właściwości, znajduje on zastosowanie w wielu różnych dziedzinach – w energetyce, jubilerstwie, medycynie, motoryzacji czy budownictwie. Jest to możliwe, dzięki nowoczesnym materiałom węglowym.

– Dziś weszliśmy na wyższy poziom technologii wiedzy, jesteśmy w stanie produkować i projektować nanomateriały - nanorurki węglowe, grafen, materiały z węglem aktywnym - tak żeby celować i tworzyć funkcjonalne rozwiązanie pod kątem konkretnych aplikacji budownictwa czy motoryzacji. W firmach, w których pracuję, próbuję odczarować ten węgiel, ponieważ bardzo dużo pracujemy z nanorurkami węglowymi – mówi Paweł Smoleń.

Nanorurki węglowe, czyli co

Nanorurki węglowe to w najprostszym ujęciu rurki powstałe ze zwiniętej warstwy grafenu (materiału o grubości jednego atomu węgla). O właściwościach i szerokim zastosowaniu tego nanomateriału opowiadał podczas panelu „3W” Paweł Smoleń.

– Nanorurki mają znakomite właściwości przewodności elektrycznej, cieplnej i odznaczają się fantastycznymi właściwościami mechanicznymi – co w naszej firmie wykorzystujemy do tworzenia polimerów o bardzo wysokiej wytrzymałości mechanicznej, przy zachowaniu lekkości tego kompozytu. Możemy dostosować elastyczność takiego materiału, jego przewodność. – wyjaśniał specjalista ds. badań i rozwoju Smart Nanotechnologies Paweł Smoleń.

Zastosowanie

Gdzie znajdują zastosowanie nanorurki? Przykładem takich projektów mogą być wspomniane przez specjalistę sensory, które aplikowane do inteligentnej odzieży, pozwolą mierzyć funkcje życiowe pacjenta (tętno, ciśnienie) i jednocześnie przekazywać te informacje bezpośrednio do chmury, aby lekarz mógł je zobaczyć i zareagować, jeśli zajdzie taka potrzeba.

– Oczywiście nanorurki można zastosować także w militariach (możemy sterować absorpcją promieniowania elektromagnetycznego technologii niskiej wykrywalności radarowej) – mówi Paweł Smoleń. – Największy potencjał  mają polimery. Zastosowanie rurek nanowęglowych może wpłynąć na otrzymywanie znacznie wytrzymalszego materiału i dużo lepszej przewodności materiału. Tam, gdzie alternatywnie stosuje się np. sadzę w ilości 40-50 proc., żeby uzyskać podobną przewodność my stosujemy ok. 0,2-0,5 proc. nanorurek węglowych – dodaje.

Oprócz polimerów pracownik Smart Technologies wymienia także branżę energetyczną, w której nanorurki mogą być z powodzeniem używane.

– Przewodność elektryczna nanorurek węglowych czy tez struktur grafenowych jest na tyle dobra, że można by je spokojnie zastosować w energetyce, np. po to, by wyeliminować problem strat, które obserwuje się przy przesyle energii na duże odległości. To jest dosyć duży problem, ponieważ produkujemy energię, która w 100 proc. nie dociera do końcowego odbiorcy – wyjaśnia Paweł Smoleń.

Problemy wdrożeniowe

Zdaniem specjalisty ds. badań i rozwoju w Smart Nanotechnologies współpraca między uczelniami, naukowcami i przedsiębiorcami jest z roku na rok coraz lepsza, czego przykładem jest sam Paweł Smoleń, który niebawem ukończy doktorat wdrożeniowy. Niestety, jeśli chodzi o wdrażanie nowoczesnych materiałów, problem pojawia się wtedy, gdy „bardzo dobre pomysły zderzają się z regulacjami prawnymi i giną”.

– Często jest tak, że dobry pomysł, który rozwiązuje wiele problemów, nie może zostać wprowadzony, ponieważ jest sprzeczny z przepisami, które powstały dawno temu lub w ogóle takich przepisów nie ma. Jest to duże zagrożenie z punktu widzenia pracy w firmie i wdrożenia. Natomiast wydaje mi się, że regulacje prawne nie nadążają za technologią i to jest bardzo duży problem – wyjaśnia Paweł Smoleń. Kolejnym utrudnieniem w procesie wdrażania nowoczesnych technologii jest niska świadomość inwestora i końcowego konsumenta. Aby technologie węglowe się przyjęły, konieczne jest udzielenie odpowiedzi na zasadnicze pytanie: po co nam te nowinki? Społeczeństwo, aby zaakceptować „nowe”, musi mieć świadomość potencjału i korzyści, jakie z płyną z danego rozwiązania.

– Myślę, że inicjatywy zrzeszające inwestorów, klientów i odbiorców oraz tłumaczenie, jakie korzyści płyną z rozwiązań, które opracowano, to jest bardzo dobra inicjatywa – dodaje Paweł Smoleń. Jego zdaniem kolejną barierą jest problem z przeskalowaniem technologii (co może wpłynąć na jej niższą cenę), a także dofinansowanie danego projektu.

Zainteresowanie nanomateriałami

Na pytanie, czy fundusze inwestycyjne interesują się projektami takimi jak nanorurki węglowe i nanomateriały, Paweł Smoleń odpowiada:

– Muszę powiedzieć, że jest zainteresowanie, natomiast bardzo, bardzo małe. Niewiele osób zdaje sobie sprawę, że nanotechnologia już nam wiele daje, bo każdy w kieszeni ma smartfon, którego procesor opracowany został na technologiach nanometrycznych. W kwestii nanotechnologii i wdrożeń pozostaje jeszcze bardzo dużo do zrobienia. Potrzeba też świadomych inwestorów, którzy zauważą pole do działania na poczet przyszłych, myślę, dużych zysków – dodaje. Jest instytucja finansowa, która dostrzega ogrom możliwości związany z opracowywaniem i wdrażaniem nowoczesnych technologii węglowych, mowa o BGK:

–  Nanostruktury węglowe takie jak grafen mogą w przyszłości zastąpić w wielu przypadkach krzem. Nanorourki węglowe stosowane w przemyśle lotniczym mogą zastąpić ciężkie elementy – lżejszymi, włókna węglowe w medycynie – pod postacią sztucznych zastawek – ratują życie – wymienia Beata Daszyńska-Muzyczka. – A my jako instytucja finansowa chcemy uczestniczyć we wdrażaniu nowoczesnych technologii węglowych. Gdy powstaną, będziemy gotowi z rozwiązaniami finansowymi – dodaje Prezes BGK.

Partnerem materiału jest Bank Gospodarstwa Krajowego