Dr hab. inż. Karolina Jurkiewicz, prof. UŚ z Instytutu Fizyki im. Augusta Chełkowskiego Uniwersytetu Śląskiego została laureatką konkursu SONATA 21 Narodowego Centrum Nauki. Projekt dotyczący opracowania nowoczesnych metod otrzymywania grafitu z biomasy otrzymał finansowanie w wysokości 1 949 559 zł.
Projekt realizowany będzie w panelu ST11, a jego pełny tytuł brzmi „Grafityzacja bio-prekursorów węglowych przy użyciu hybrydowych katalizatorów niskotemperaturowych” (nr projektu 2025/59/D/ST11/02247).
Grafit – materiał o strategicznym znaczeniu
Grafit odgrywa niezwykle ważną rolę we współczesnym przemyśle. Dzięki wysokiej przewodności cieplnej i elektrycznej, odporności na wysokie temperatury oraz stabilności chemicznej znajduje zastosowanie m.in. w metalurgii, elektronice, przemyśle chemicznym, lotnictwie i energetyce. Jest również jednym z podstawowych materiałów wykorzystywanych do produkcji akumulatorów litowo-jonowych, które napędzają rozwój elektromobilności.
Prognozy wskazują, że do 2040 roku światowe zapotrzebowanie na grafit może wzrosnąć nawet dwukrotnie, głównie za sprawą rosnącej produkcji pojazdów elektrycznych. W tej sytuacji opracowanie nowych, bardziej efektywnych i zrównoważonych metod jego wytwarzania staje się jednym z kluczowych wyzwań współczesnej nauki i przemysłu.
Bardziej ekologiczna produkcja grafitu
Obecnie przemysłowa produkcja grafitu syntetycznego wymaga bardzo dużych nakładów energii elektrycznej. Tradycyjny proces grafityzacji prowadzony jest w temperaturach dochodzących do 2800–3000 °C, co wiąże się zarówno z wysokim zużyciem i kosztami energii, jak i znaczną emisją dwutlenku węgla. Naturalny grafit kopalny jest również ceniony i szeroko wykorzystywany w przemyśle, ale jego złoża, zlokalizowane głównie w Chinach ubożeją, a światowe rynki dążą do uniezależnienia od Chin.
Wadą aktualnie powszechnie stosowanych metod wytarzania grafitu jest wykorzystywanie surowców pochodzenia ropopochodnego, takich jak koksy naftowe, których produkcja również jest energochłonna i nieekologiczna, a same ropopochodne prekursory węglowe są szkodliwe dla przyrody i toksyczne dla ludzi. Z tego względu coraz większe zainteresowanie budzą technologie pozwalające ograniczyć zużycie energii oraz zastąpić konwencjonalne surowce materiałami odnawialnymi.
Jednym z najbardziej perspektywicznych kierunków rozwoju przyszłej produkcji grafitu jest „grafityzacja katalityczna”, umożliwiająca przeprowadzenie procesu grafityzacji w niższych temperaturach niż aktualnie stosowane blisko 3000 °C. Coraz większą uwagę poświęca się również wykorzystaniu biomasy i materiałów odpadowych jako alternatywnych prekursorów węglowych.
Nowe katalizatory dla „zielonego” grafitu
Projekt realizowany przez dr hab. inż. Karolinę Jurkiewicz, prof. UŚ ma na celu pogłębienie wiedzy na temat mechanizmów grafityzacji katalitycznej oraz opracowanie nowych katalizatorów zwiększających efektywność tego procesu w stosunkowo niskich temperaturach, < 2000 °C.
Szczególna uwaga zostanie poświęcona hybrydowym katalizatorom dwu- i wieloskładnikowym. Dotychczasowe badania wskazują, że połączenie kilku różnych składników może znacząco poprawić skuteczność grafityzacji w porównaniu z tradycyjnymi katalizatorami jednoskładnikowymi. Nadal jednak niewiele wiadomo o mechanizmach odpowiedzialnych za ich działanie, dlatego ich szczegółowe poznanie stanowi jeden z głównych celów projektu.
Badania będą koncentrować się na opracowaniu rozwiązań umożliwiających skuteczną grafityzację ekologicznych i powszechnych pekursorów pochodzenia roślinnego, takich jak celuloza i lignina, w temperaturach znacznie niższych niż stosowane obecnie w przemysłowej produkcji grafitu syntetycznego.
Zaawansowane metody badawcze
Do realizacji projektu wykorzystane zostaną nowoczesne techniki badawcze, m.in. dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego, rozpraszanie promieni rentgenowskich pod małymi kątami, spektroskopia Ramana oraz skaningowa i transmisyjna mikroskopia elektronowa.
Pozwolą one szczegółowo przeanalizować strukturę atomową, mikrostrukturę, porowatość oraz morfologię otrzymywanych materiałów, a także lepiej zrozumieć procesy zachodzące podczas grafityzacji katalitycznej.
Nowoczesne materiały dla przyszłości
Serdecznie gratulujemy dr hab. inż. Karolinie Jurkiewicz, prof. UŚ uzyskania finansowania w konkursie SONATA 21 Narodowego Centrum Nauki i życzymy powodzenia w realizacji projektu oraz wielu inspirujących odkryć naukowych.
Więcej informacji
Wyniki konkursów OPUS 30 i SONATA 21: https://ncn.gov.pl/konkursy/wyniki/2026-06-11-opus30-sonata21
Opis projektu: https://ncn.gov.pl/sites/default/files/listy-rankingowe/2026-06-11-kioT82zx/streszczenia/657100-pl.pdf