Subskrybuj nas na Youtube
Jak coś ulepszyć? Czasami wystarczy jedynie czegoś dosypać. Na przykład unikatowego minerału występującego w Polsce
/>
Zapytani o narodowy skarb wydobywany spod ziemi, najczęściej wskażemy na węgiel. Nie jest to jedyna, cenna dla gospodarki naszego kraju kopalina. Dolnośląskie wzniesienia kryją jeszcze inny minerał o wielu potencjalnych zastosowaniach: haloizyt. Ten jasny, ilasty materiał naukowcom z Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w Kielcach udało się zaprząc do różnych ról: katalizatora, filtru, a także dopalacza toksycznych spalin.
Kieleckie zainteresowanie haloizytem zaczęło jeszcze w latach 70. XX w., kiedy pod lupę wziął go prof. Zdzisław Czarny. Dzisiaj badania nad zastosowaniem minerału prowadzi prof. Piotr Słomkiewicz, którego Czarny był kiedyś szefem. – Wtedy patrzono na haloizyt pod kątem wiązania metali toksycznych, takich jak cynk czy chrom, do czego ten minerał nadaje się doskonale. Bierze się to z jego struktury, która składa się z czworo- i ośmiościanów foremnych, stanowiąc doskonałą pułapkę dla jonów tych metali – tłumaczy Słomkiewicz.
Po latach badań naukowiec doszedł do wniosku, że tę samą właściwość można byłoby wykorzystać do wspomagania procesu spalania. W ognisku, kominku czy piecu paliwo nie spala się całkowicie, na obrzeżach płomienia powstaje strefa spalania niecałkowitego, którego produkty bardzo często są toksyczne. Profesor Słomkiewicz wpadł więc na pomysł: a co jeśli do paliwa dodać haloizytu? Mógłby on wtedy uwięzić w sobie produkty spalania niecałkowitego. W ten sposób, zanim by się ulotniły, płomień miałby szansę, aby je utlenić do końca. – W ten sposób można by obniżyć emisję szkodliwych substancji ze spalania brykietów z odpadów komunalnych – tłumaczy naukowiec, który zapewnia, że wstępne wyniki badań są w tym względzie bardzo zachęcające. Dodaje, że dodawać haloizyt można by praktycznie do każdego typu paliwa, w tym opartego na drewnie, którego spalanie też nie jest całkowite.
Porowatość i chłonność to jednak niejedyne własności haloizytu, które chcą wykorzystać kieleccy naukowcy. Kolejną jest jego skład. Minerał należy do grupy glinokrzemianów, więc najważniejsze pierwiastki wchodzące w jego skład to glin i krzem. Ale haloizyt z Polski zawiera także dużo tlenków metali, w tym dwutlenek tytanu. To oznacza, że potencjalnie może znaleźć zastosowanie jako katalizator. I to w dość nietypowym miejscu, jakim są sanatoria i kąpieliska lecznicze.
O ile bogate w minerały wody są dobre dla zdrowia, o tyle później stają się kłopotliwym odpadem. Przed spuszczeniem do kanalizacji muszą być wstępnie oczyszczone, w tym z pierwiastków, dla których się w nich kąpiemy. Takimi problematycznymi pasażerami są np. związki chloru i siarki, w które wody kąpielowe obfitują (w tym zwykłą sól i siarkowodór, przy okazji tandem fatalny dla rur). Jak się okazuje, z pomocą haloizytu można się ich stosunkowo łatwo pozbyć, doprowadzając do ich chemicznego przekształcenia, a następnie wytrącenia z wody.
– Urządzenie nazywa się przepływowym reaktorem fluidyzacyjnym i działa na bardzo prostej zasadzie: przez rurę obwieszoną lampami ultrafioletowymi przepływa woda. Światło z tych lamp wzbudza dwutlenek tytanu, który w kontakcie z wodą i rozpuszczonym w niej tlenem umożliwia powstawanie aktywnych form tlenu. Te formy następnie rozkładają związki chloru i siarki – tłumaczy dr Beata Szczepanik, która współpracowała przy tym zastosowaniu wynalazku.
Tak się fortunnie składa, że w Polsce znajduje się jedna z trzech kopalni haloizytu na świecie. W leżącym pod Legnicą Duninie od ponad 20 lat działa odkrywka tego minerału, poza województwem dolnośląskim materiał wydobywa się jeszcze w Stanach Zjednoczonych i Nowej Zelandii. Chociaż złoża nie są gigantyczne – szacuje się je na ok. 10 mln ton. Warto wspomnieć, że nie badano pod tym kątem pozostałych obszarów Dolnego Śląska. Jednakże nawet to spokojnie wystarczyłoby na pokrycie zapotrzebowania dla specjalistycznych zastosowań.
Haloizyt, jako pierwszy, opisał belgijski naukowiec Jean Baptiste Julien d'Omalius d'Halloy, który trafił na niego w trakcie zbierania próbek w okolicach walońskiego miasta Liege podczas badań doliny rzeki Mozy. Od jego nazwiska zresztą minerał wziął swoją nazwę – co zaproponował na łamach „Roczników fizyki i chemii” w 1826 r. inny geolog, tym razem Francuz, Pierre Berthier.
Eureka! DGP
Trwa piąta edycja konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Do 15 czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej, wybrane spośród 78 nadesłanych przez uczelnie i instytuty.
Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi pod koniec czerwca. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora.
