Jakim zagrożeniem dla człowieka może być dwutlenek węgla?
Duża emisja dwutlenku węgla wpływa na otaczający nas klimat. Jest jedną z przyczyn globalnego ocieplenia, czego długoterminowymi skutkami są m.in. podniesienie poziomu wód, zmiana warunków klimatycznych i wzorców opadów atmosferycznych. Głównymi emiterami CO2 są elektrownie i fabryki przemysłu ciężkiego. Obecnie próbuje się zredukować emisyjność dwutlenku węgla przez sekwestracje na szeroką skalę. Polega ona na wychwyceniu CO2 ze spalin i następnie utylizacji lub zdeponowaniu w taki sposób, aby nie dostał się on do atmosfery.
Skąd u Pana zainteresowanie tym tematem?
Już podczas studiów pierwszego stopnia w ramach działalności w kole naukowym Oktan miałem możliwość pracy z drukarkami 3D. Pozwoliło mi to obyć się z programami do projektowania 3D. Jeszcze na studiach zostałem zaangażowany w różne projekty na Wydziale, co tylko rozwinęło moje zainteresowania zachęciło do kontynuacji nauki na studiach doktoranckich. Tematem mojej pracy magisterskiej było uruchomienie nowego systemu pomiarowego do kolumny suszarniczej i zasymulowanie przepływu z wykorzystaniem komputerowej mechaniki płynów (CFD). Angażując się przy jednym z projektów, miałem możliwość pomagać budować instalację do absorpcji CO2 wykorzystującą RPB (Rotating Packed Bed - absorber gazów z wirującym wypełnieniem).
Jaka jest ich innowacyjność względem dostępnych rozwiązań?
Dotychczas konwencjonalnymi wypełnieniami stosowanymi w RPB są różnego rodzaju struktury porowate, np. zwinięta spiralnie metalowa siatka, pleciona metalowa siatka. Niestety w RPB, wraz ze wzrostem promienia, wzrasta poprzeczna powierzchnia przepływu, co powoduje powstawanie suchych, niepracujących stref wypełnienia. Rodzaj wypełnień, na którym skupia się mój doktorat (tj przegrodowe) charakteryzuje się równomierną samodystrybucją cieczy w całym wypełnieniu. Pozwala to zwiększyć nawet dwukrotnie efektywną powierzchnię wymiany masy w ramach tego samego aparatu.
Gdzie znajdą zastosowania te absorbery?
Największą zaletą technologii RPB jest zastąpienie siły grawitacji siłą odśrodkową, która może być nawet 1000 razy większa niż siła grawitacji. Skutkiem tego jest duże rozproszenie i krótki czas przebywania cieczy, co przekłada się na kompaktowość urządzenia.
Dzięki takim zaletom urządzenia, RPB może znaleźć zastosowanie w miejscach, gdzie waga i objętość aparatu jest kluczowa. Są to m.in. platformy wiertnicze, statki, łodzie podwodne, a może i w przyszłości statki kosmiczne.
Jak wygląda Pana praca badawcza?
Ten proces się zmienia. Moje zadania można podzielić na trzy kategorie: modelowanie, produkcja i pomiary. Jeśli chodzi o narzędzia, z jakich korzystam, są to programy CAD do modelowania 3D, programy do symulacji CFD- Fluent z pakietu Ansys, Matlab lub excel do modelowania i obróbki danych oraz liczne narzędzia typowo warsztatowe.
Projektowanie wypełnień wymaga wiedzy o możliwościach i ograniczeniach druku 3D, zakresu operacyjnego RPB, a dokładnie prędkości obrotowej i sił działających na wypełnienie. Podczas samego projektowania należy też wiedzieć czym takie wypełnienie powinno się charakteryzować. Mamy tutaj połączenie inżynierii mechanicznej, materiałowej i procesowej. Matematyczne modelowanie to wiedza typowo z zakresu inżynierii procesowej, która sama w sobie jest mocno interdyscyplinarna, spinając chemię i fizykę.
Dlaczego warto kształcić się w IDS?
Ze względu na interdyscyplinarny charakter kształcenia. Można poszerzyć horyzonty i spojrzeć w inny sposób na zagadnienie. Zajęcia w grupach z doktorantami z innych dyscyplin umożliwiają dyskusję na dany temat przez osoby mające inny spojrzenie wynikające z ich wiedzy. Mamy szeroką gamę dostępnych kursów, które inspirują do dalszego rozwoju.
Rozmawiała: Agnieszka Garcarek-Sikorska