Zespół naukowy w składzie: dr hab. Violetta Kozik, prof. UŚ i prof. dr hab. Andrzej Bąk z Instytutu Chemii Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, a także dr hab. Iwona Jelonek, prof. UŚ – dyrektorka Centre for Biomass Energy Research and Education UŚ – zostali docenieni podczas gali wręczenia nagród „Zielony Feniks”.
Nagroda przyznawana jest od 2009 roku przez Fundację na Rzecz Rozwoju Ekoenergetyki „Zielony Feniks”. Celem organizacji jest popularyzacja wiedzy o odnawialnych źródłach energii i relacjach pomiędzy energetyką a środowiskiem naturalnym i społecznym, a także wspieranie nowoczesnych rozwiązań dotyczących odnawialnych źródeł energii, energooszczędności, paliw alternatywnych oraz ekologicznej utylizacji odpadów.
Uroczystość wręczenia „Zielonych Feniksów” odbyła się 22 listopada 2023 roku w Opolu. Dr hab. Violetta Kozik, prof. UŚ i prof. dr hab. Andrzej Bąk zostali laureatami w kategorii: nagroda za osiągnięcia naukowe i badawcze w zakresie ekoenergetyki. Natomiast dr hab. Iwona Jelonek, prof. UŚ została uhonorowana wyróżnieniem za osiągniecia naukowe i badawcze w zakresie ekoenergetyki.
Opis wkładu prof. Violetty Kozik i prof. Andrzeja Bąka w badania dotyczące ekoenergetyki
Poszukiwanie nowych związków o określonych właściwościach fizykochemicznych i pożądanym profilu aktywności biologicznej jest jednym z podstawowych celów współczesnej chemii medycznej oraz farmacji. Finansowa atrakcyjność rynku farmaceutyków, potocznie zwanych lekami, stwarza dodatkowy bodziec sprzyjający badaniom nad nowymi połączeniami tego typu. Procedurę związaną z otrzymywaniem takich substancji określa się często mianem projektowania leków. W miarę rozwoju technologicznego oraz coraz lepszego rozumienia skomplikowanych procesów zachodzących w organizmach żywych dąży się do racjonalizacji procesu poszukiwania nowych leków. Złożoność procesu opracowania nowego leku podkreśla stosowany czasem termin racjonalne projektowanie leków lub jego bardziej precyzyjny odpowiednik – projektowanie molekularne. Wydaje się, iż znaczna liczba aktualnie stosowanych w terapii specyfików powinna zaspakajać podstawowe potrzeby w zakresie leczenia różnych schorzeń. Niestety w wielu przypadkach jest to jedynie leczenie objawowe, które łagodzi dolegliwości, a nie zwalcza przyczyny. Aktualnie tak właśnie wygląda postępowanie w chorobie Alzheimera, która ma charakter neurodegeneracyjny (stopniowa utrata komórek nerwowych) i jest najczęstszą przyczyną otępienia (demencji) w wieku starszym. U pacjentów z chorobą Alzheimera obniża się poziom acetylocholiny – neuroprzekaźnika związanego z procesami pamięciowymi. Zakłada się, iż obniżona aktywność acetylotransferazy cholinowej w neuronach cholinergicznych może być przyczyną tej choroby (hipoteza cholinergiczna). Pomimo trwających intensywnych badań nie udało się w pełni określić patogenezy tego schorzenia. W tym kontekście projektowanie nowych celów syntetycznych (inhibitorów AChE/BChE) oraz przewidywanie ich potencjalnej aktywności biologicznej jest ważne, szczególnie biorąc pod uwagę fakt, iż zaledwie jeden z kilku tysięcy nowo zsyntezowanych związków ma szanse pomyślnego przejścia przez cykl testów farmakologicznych oraz klinicznych. Przeprowadzone w zespole prof. Violetty Kozik i prof. Andrzeja Bąka badania wykazały, iż związki zawierające motyw karbamionowy mogą być stosowane jako potencjalne środki farmakologiczne (nowa generacja leków), które spowalniają rozwój choroby i poprawiają komfort życia pacjentów. Uzyskane w naszym zespole dane doświadczalne sprzężone z technikami modelowania molekularnego (m.in. dokowania i dynamiki molekularnej) wskazały potencjalne czynniki elektronowe/steryczne i lipofilowe istotne dla wyjaśnienia zmian aktywności nowych inhibitorów enzymów AChE/BChE, co przedstawione zostało w szeregu publikacji.
Wzrastające zanieczyszczenia środowiska naturalnego coraz częściej wiązane jest z zaburzeniami funkcji poznawczych człowieka (wczesne symptomy choroby Alzheimera). Znaczącą część generowanych zanieczyszczeń stanowią lotne związki organiczne (LZO) oraz związki nieorganiczne o charakterystycznym zapachu. Zwiększona emisja lotnych związków organicznych do atmosfery przyczynia się do niekorzystnych zmian klimatycznych, powodując powstawanie tzw. smogu fotochemicznego, który negatywnie wpływa na organizmy żywe. Oprócz ogólnej toksyczności LZO wykazują także działanie rakotwórcze. Najnowsze wyniki badań wieloośrodkowych wskazują na bezpośredni wpływ jakości powietrza na jakość życia. Lotne zanieczyszczenia powietrza i narażenie na długotrwałą ekspozycję takich czynników wpływa niekorzystnie na organizmy, przyczyniając się do wzrostu występowania chorób neurodegeneracyjnych. Należy zwrócić uwagę, iż pomimo usilnych starań wielu ośrodków naukowych, wciąż brakuje przyjaznych otoczeniu (tzw. zielonych) metod oczyszczania powietrza z LZO o zadowalającej efektywności i wydajności ekonomicznej. W tym kontekście zespół podjął badania związane z monitorowaniem wydajności procesu biodegradacji mieszaniny LZO (składającej się ze styrenu, siarczku dimetylu oraz alkoholu etylowego) w celu dobrania optymalnych parametrów pracy kompaktowego bioreaktora trójfazowego (KBT) przez kontrolę przepływu gazu, cieczy oraz stężenia oczyszczanych zanieczyszczeń. Prace nad optymalizacją istniejących technik usuwania organicznych polutantów z powietrza są konieczne z punktu widzenia ochrony środowiska oraz zapobiegania wzrastającej liczbie zachorowań i występowania chorób przewlekłych wywoływanych przez LZO. Takie działanie przyczynia się do poprawy zdrowia i komfortu życia osób zamieszkujących obszary o najwyższych wskaźnikach narażenia na wysokie stężeniach lotnych zanieczyszczeń w powietrzu.
Kolejną klasą uciążliwych zapachowo substancji są związki siarki i ich metabolity, w tym ciecze przemysłowe. Stanowią one istotną klasę substancji powodujących skażenie środowiska naturalnego, co przy oddziaływaniu długoterminowym negatywnie wpływa na zdrowie człowieka. Dodatkowo niektóre złowonne pochodne związków siarki klasyfikowane są jako substancje drażniące i toksyczne o znacznym potencjale mutagennym i rakotwórczym. Atrakcyjną alternatywą dla powszechnie stosowanych przemysłowych cieczy ekstrakcyjnych jest sulfolan (C4H8SO2) – antropogeniczne medium siarkowoorganiczne, które jest szeroko rozpowszechnione w przemyśle, głównie ze względu na swoje unikatowe właściwości fizykochemiczne. W zamkniętym cyklu przemysłowym sulfolan nie jest uważany za związek niebezpieczny, jednak zwiększona korozja instalacji przemysłowych może powodować niekontrolowane zanieczyszczenie gruntu oraz wód podziemnych. Podkreślić należy, iż w dostępnej literaturze brakuje danych eksperymentalnych dotyczących wpływu wybranych parametrów, takich jak zawartość tlenu, wody oraz soli na szybkość korozji w środowisku sulfolanu – agresywne reagenty mogą bezpośrednio wpływać na przyspieszenie zjawiska korozji materiałowej obserwowanej w środowisku reakcji. Głównym celem badań podjętych przez zespół była wstępna analiza wybranych czynników, które potencjalnie wpływać mogą na szybkość korozji stali węglowej AISI 1010 oraz stali nierdzewnej AISI 304L w rozpuszczalniku o niskim przewodnictwie – w tym przypadku sulfolanie. Monitorowanie określonych parametrów umożliwiło określenie trendów (podobieństw i różnic) ogólnych i lokalnych mechanizmów korozji. Prezentowane w cyklu publikacji wyniki badań pilotażowych posłużą opracowaniu wydajnych metod detekcji procesów korozyjnych w cieczach przemysłowych o niskim przewodnictwie, głównie przy użyciu technik elektrochemicznych.
Prof. Violetta Kozik i prof. Andrzej Bąk starają się uwrażliwiać społeczeństwo na problemy związane z ochroną środowiska, ochroną powietrza i stosowaniem szeroko pojętych zielonych technologii w trosce o zdrowie i komfort życia społeczeństw. Istotnym aspektem badań jest spojrzenie na problem również pod kątem ekonomicznym, tak bardzo dziś istotnym. Spojrzenie na poprawę jakości życia, możliwe ograniczenie zanieczyszczeń środowiska wywołujących choroby cywilizacyjne, szczególnie nowotwory i choroby neuroendogenne, jest możliwe przy interdyscyplinarnych i zrównoważonych badaniach naukowych prowadzonych w zespole. Jest to realne ze względu na wieloletnią współpracę z wiodącymi firmami ekologicznymi naszego regionu, w tym Ekoinwentyką, dzięki której badania były możliwe do przeprowadzenia.
Wyniki badań prof. Violetta Kozik i prof. Andrzej Bąk prezentują na konferencjach o zasięgu międzynarodowym i krajowym oraz publikują w czasopismach o wysokich współczynnikach oddziaływania. Naukowcy cyklicznie prowadzą działania edukacyjne w ramach dorocznej międzynarodowej konferencji naukowej „Bioreaktory w walce o czyste powietrze”, od lat zasiadają także w komitecie naukowym konferencji. Ponadto działania badaczy mają na celu aktywizację studentów i doktorantów, a także uświadamianie społeczeństwu realnych zagrożeń wynikających z braku dbałości o jakość powietrza.
Opis wkładu prof. Iwony Jelonek w badania dotyczące ekoenergetyki
Sektor górniczy jest jednym z najstarszych, a zarazem najbardziej tradycyjnych sektorów przemysłu stawianym obecnie w stan likwidacji. Nie oznacza to, że zwłaszcza pozostałe po kopalniach węglowych dobra materialne zasługują na bezproduktywne wyburzenie. Decyzja o zaniechaniu wydobycia bez jakiegokolwiek przekształcenia jest dużym błędem. Zniszczenie całej infrastruktury powierzchniowej i podziemnej kopalni stawia nas w niekorzystnej sytuacji – zarówno pod względem ekonomicznym, jak i środowiskowym. Nie tylko tracimy ogromny potencjał produkcji energii odnawialnej, ale również przyczyniamy się do globalnego kryzysu klimatycznego poprzez jawne marnotrawstwo już poczynionych inwestycji. Nie podejmując próby dostosowania i przekształcenia górnictwa pracującego w służbie energii wydobywczej na energię produkcyjną, tracimy ważną szansę na zmniejszenie naszej zależności od paliw kopalnych. Proponowane rozwiązanie dla sprawiedliwej transformacji polega na połączeniu infrastruktury podziemnej i naziemnej dla nowej koncepcji magazynowania i produkcji energii. To kompleksowe podejście wykorzystuje zarówno biogaz, jak i energię kinetyczną, umożliwiając produkcję czystej energii przy minimalnym wpływie na środowisko. Wykorzystanie już istniejącej infrastruktury pozwoli na produkcję energii z biomasy i odpadów komunalnych przy jednoczesnej ochronie środowiska. Dodatkowo instalacja konwerterów energii kinetycznej w strategicznych punktach pomoże przechwycić energię wód i przetworzyć ją na energię elektryczną. Energia ta, w połączeniu z produkcją biogazu, będzie stanowić wydajne źródło czystej energii. Przy odpowiednio zaadaptowanej i wykorzystanej infrastrukturze i wytycznych politycznych, ten system energii odnawialnej może być zarówno opłacalny, jak i zrównoważony. A przede wszystkim zapewni utrzymanie miejsc pracy, wspomniane już pozyskanie niskoemisyjnej bioenergii i wykorzystanie infrastruktury, której nie trzeba budować od podstaw.
Gala wręczenia nagród „Zielonego Feniksa” | fot. archiwum prof. Iwony Jelonek