Doktorat wdrożeniowy – badania prowadzone w firmie, nie obok niej

Problem: 37 milionów ton słomy

W Polsce powstaje co roku rzędu 37 mln ton słomy. Część wraca na pole, część idzie na ściółkę i do spalania, ale to wciąż ogromny strumień materiału lignocelulozowego, z którego da się uzyskać znacznie więcej niż ciepło z kotła.

Przeszkodą jest budowa biomasy. Celuloza w ścianie komórkowej jest oplątana ligniną i hemicelulozami, które chronią ją przed rozkładem. Żeby dostać się do cukrów, a przez nie do biogazu, nawozów i dalszej chemii, trzeba tę strukturę najpierw rozerwać.

Metoda: gwałtowna dekompresja

Biomasę nasyca się pod ciśnieniem, a potem gwałtownie rozpręża. Woda uwięziona w strukturze materiału odparowuje wybuchowo i rozrywa ścianę komórkową od środka, otwierając celulozę na działanie enzymów.

Po obróbce prowadzimy hydrolizę enzymatyczną, a skuteczność oceniamy, oznaczając uwolnioną glukozę metodą chromatograficzną.

Aparatura zbudowana od zera

Takich badań nie da się prowadzić na kupionym urządzeniu, bo takiego urządzenia nie ma. Reaktor powstał w firmie i przeszedł kolejne generacje:

• instalacja wyjściowa pracująca przy 8 bar, dopuszczona przez Urząd Dozoru Technicznego,
• wersja 1.0, pierwsza konstrukcja przeznaczona do badań,
• wersja 2.0, obecna aparatura badawcza.

Prace objęły modele 3D tuby i pokrywy reaktora, dobór armatury gazowej, pomp oraz czujników ciśnienia i podciśnienia, a także próby szczelności zakończone protokołem.

To te same umiejętności, z których korzystamy w zleceniach na aparaturę badawczą. Różnica jest taka, że tutaj klientem jesteśmy my sami.

Publikacje

Z prac powstał artykuł przeglądowy o metodach obróbki biomasy lignocelulozowej, opublikowany w czasopiśmie Sustainability (MDPI, 2025). Dwa kolejne artykuły, o konstrukcji reaktora ciśnieniowego i o wynikach obróbki słomy, są w recenzji. Więcej o publikacjach

Dlaczego doktorat wdrożeniowy

Program zakłada, że badania prowadzi się w przedsiębiorstwie i pod kątem konkretnego zastosowania. Dla nas to jedyny sensowny tryb. Reaktor stoi w firmie, próby robią ci sami ludzie, którzy potem projektują urządzenia dla klientów, a wyniki od razu przekładają się na to, co umiemy zbudować.

Co to daje klientom

Firma z własnym zapleczem badawczym rozumie problemy klientów badawczych od środka. Wiemy, jak wygląda planowanie eksperymentu, czego wymaga powtarzalny pomiar i dlaczego aparatura badawcza musi być zaprojektowana inaczej niż produkcyjna.

Badania sfinansowało Ministerstwo Edukacji i Nauki w ramach V edycji programu „Doktorat wdrożeniowy”, umowa nr DWD/5/0554/2021.

Zdjęcia