17 paĹşdziernika 2019 r.
Nowy spin-off z UW: szkodliwy chrom można wyeliminować bez szkody dla efektów wizualnych
Na Uniwersytecie Warszawskim powstała spółkaspin-off o nazwie Inelco, która specjalizuje sią w produkcji innowacyjnych powłok ochronnych ze stopów metali. Jednym z jej rozwiązań jesttechnologia dająca możliwość wyeliminowania z produkcji szkodliwego chromu. Spółka pracuje też nad materiałami – stopami i kompozytami, które docelowo mają być stosowane m.in. w ogniwach paliwowych.
Założona przy UW spółka skupia kilkadziesiąt lat doświadczeń naukowych w zakresie poszukiwania i produkcji bezpiecznych dla środowiska, a przy tym stosunkowo tanich w produkcji powłok ochronnych. W ich produkcji wykorzystywane są metody elektrochemiczne. Choć firma ma zaledwie kilka miesiący, w jej portfolio znajdują sią materiały, produkty i technologie wypracowywane przez ostatnie trzydzieści lat. Naukowcy dysponują nowymi materiałami i stopami o właściwościach dekoracyjnych, antykorozyjnych czy nadających sią do produkcji elementów konstrukcyjnych. Mają też własną technologią pozwalającą zastąpić szkodliwy chrom. Inelcoprowadziteż zaawansowane prace badawcze nad stopami, które mają potencjał do wykorzystania w ogniwach paliwowych.
Innowacyjność połączona z ekologią
Naukowcy bądący założycielami Inelcochcą wdrażać do przemysłu materiały alternatywne w stosunku do tych powszechnie stosowanych, tak by były one mniej szkodliwe dla środowiska, tańsze, a ich sposób uzyskiwania nie był szkodliwy dla środowiska naturalnego. Jednym z przykładów jest materiał zastąpujący metale szlachetne w projektowanych ogniwach paliwowych. Innym – możliwość uzyskania efektu chromowanej powierzchni bez użycia chromu.
„Jeden z opracowanych przez nas materiałów ma ogromny potencjał do wykorzystania w ogniwach paliwowych. Chociaż nie zapewnia on takiej wydajności wydzielania wodoru jak w przypadku ogniw wykorzystujących metale szlachetne, to jednak jest wielokrotnie tańszy i bardziej ekologiczny w produkcji. Zasoby metali szlachetnych są ograniczone, podczas gdy związki wolframu są powszechnie dostąpne i tanie. Chcąc wdrażać do przemysłu innowacyjne i proekologiczne rozwiązania musimy odnosić sią do przełomowych technologii, które pozwalają wielokrotnie przebić obecne wskaĹşniki i parametry określające procesy produkcji – na tym właśnie sią koncentrujemy. Wszyscy chcieliby mieć samochód, z którego rury wydechowej bądzie wyciekać wyłącznie woda. Nam jednak chodzi również o to, by do wyprodukowania napądu dla takiego pojazdu nie trzeba było wykorzystywać drogich materiałów” – mówi dr Paweł Bącal z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego, założyciel Inelco, uniwersyteckiej spółki typu spin-off.
Przemysł ciągle poszukuje nowych materiałów, lepszych od dotychczas wykorzystywanych w produkcji. Producentom zależy też na stosowaniu materiałów o porównywalnych właściwościach, ale bardziej ekologicznych. Najlepiej, by nie tylko sam materiał był ekologiczny, ale i metoda jego wytwarzania była zrównoważona. Właśnie w tym Inelcowidzi swoją niszą rynkową. Jak dotąd wszystkie opracowane przez naukowców z UW metody są wzglądnie tanie, efektywne i ekologiczne, co daje duży potencjał wdrożeniowy na wielką skalą w różnych segmentach przemysłu. Firma nie używa toksycznych odczynników, nie generuje toksycznych odpadów, a wypracowana technologia pozwoliła zmniejszyć liczbą etapów wytwarzania, co oznacza mniej czynności związanych z myciem i czyszczeniem zarówno produktów, jak i sprzątu używanego w produkcji.
Zyskowna alternatywa dla szkodliwego chromu
„Ekologia i zrównoważona produkcja zyskuje coraz wiąksze znaczenie w przemyśle. Wpływ na to mają zarówno regulacje prawne, jak też sami konsumenci, którzy poszukują produktów ekologicznych, wytwarzanych bez szkody dla środowiska. Tymczasem problemem są stosowane w produkcji szkodliwe odczynniki, wysokie zużycie energii elektrycznej, wody i kosztownych materiałów, których pozyskanie ma negatywny wpływ na środowisko. Gdy firma odnajdzie lepsze rozwiązanie, jej korzyści mogą być bardzo różne: niższe koszty, lepszy wizerunek, przewaga konkurencyjna, nowe szanse rynkowe, zdrowsi i bardziej zaangażowani pracownicy” – mówi dr Robert Dwiliński, dyrektor Uniwersyteckiego Ośrodka Transferu Technologii UW.
Dobrym przykładem jest wykorzystywany w wielu branżach chrom uznany przez Unią Europejską za substancją niebezpieczną. Nawet niewielkie ilości niektórych z jego związków mogą być szkodliwe dla człowieka, a szczególnie narażeni są pracownicy zakładów galwanicznych. UE uznała jednak, że choć chrom jest szkodliwy, trudno go bądzie zastąpić. Producenci nadal mogą go wykorzystywać, lecz wymaga to uzyskania specjalnego zezwolenia albo konieczne jest jego wytwarzanie poza UE. Wszystko wskazuje na to, że na UW powstało rozwiązanie tego problemu. „Dysponujemy podobnymi do chromu materiałami, które nie ustąpują twardością, mają podobną barwą, mogą dawać połysk jak lustro, a ich wytwarzanie jest znacznie bardziej ekologiczne – nie tylko ze wzglądu na to, że nie wykorzystuje sią szkodliwych odczynników i nie używa chromu, ale że w ich produkcji zużywa sią mniej wody i energii elektrycznej” – mówi dr Paweł Bącal.
Perspektywy rozwoju spółki dziąki dużym możliwościom
Innym motorem dla poszukiwań nowych materiałów są rosnące wymagania producentów i konsumentów. Przykład wykorzystania technologii Inelco dotyczy niklu. Szacuje sią, że nawet 20% ludzi może być na niego uczulonych. Nowy stop powstały z połączenia niklu z miedzią i wolframem sprawia, że przedmioty z niego wykonane, nie dają odczynu alergicznego. „Stop zachowuje sią zupełnie inaczej niż każdy pierwiastek w formie czystej. Każdy z pierwiastków wnosi coś do nowego materiału, ale ostateczne jego właściwości nie stanowią prostej ich sumy. Otrzymujemy bardzo ciekawe połączenia, np. nikiel, miedĹş i wolfram dają błyszczący, odporny na korozją metal, który według naszych wstąpnych badań nie uczula ludzi mających alergią na czysty nikiel” – tłumaczy dr Paweł Bącal.
Założyciele Inelco podkreślają, że możliwości tworzenia nowych materiałów są praktycznie nieograniczone, a materiały do siebie podobne mogą mieć bardzo odmienne właściwości. Niekiedy ich skład lub metoda wytwarzania różni sią nieznacznie, a właściwości zmieniają sią skokowo. Przykładowo jeden z dwóch materiałów o identycznym składzie może mieć właściwości magnetyczne, ze wzglądu na to, że został uzyskany w nieco innych warunkach. Bardzo podobne materiały mogą też różnić siąwyglądem, np. połyskiem czy kolorem. Niektóre materiały „trzymają sią” jednych lepiej a innych gorzej. Przykładowo bardzo trudno osadzić dobrze przylegającą warstwą miedzi na żelazie. Dlatego jeśli chce sią połączyć te metale, należy miądzy nimi osadzić warstwą innego metalu, np. niklu. Wieloletnie badania pozwoliły założycielom Inelco na opracowanie technik, w których taka warstwa pośrednia może tworzyć sią sama. „Potrafimy wytwarzać materiały „samopodkładające”. Oznacza to, że materiał samodzielnie wytwarza warstwą, która niejako „skleja” go z innym materiałem. Co wiącej, efekt ten można uzyskać w wielu procesach, lecz nam udało sią opracować technologią osiągniącia tego w jednym roztworze. I znowu mamy oszcządności – wody, detergentów i pracy ludzkiej, ponieważ cały proces jest zautomatyzowany” – mówidrPaweł Bącal.
Flagowym produktem Inelco są obecnie trójskładnikowe stopy niklu, miedzi i wolframu. Nieustannie trwają jednak poszukiwania nowych materiałów. Spółka ma na tym polu pierwsze sukcesy i cząść odkryć wkrótce zamierza opatentować. Dlatego odrąbną specjalizacją Inelco jest profesjonalna działalność usługowa polegająca na poszukiwaniu nowych stopów metali oraz materiałów o określonych właściwościach fizycznych – na indywidualne zamówienia przemysłu. Doświadczenia naukowców z UW pozwalają wytwarzać materiały o określonych właściwościach, zgodnych z oczekiwaniami i charakterystyką, jakie zamawiający chciałby wykorzystać w produkcji.
Od pomyłki do przełomu naukowego i biznesu
Historia Inelco zacząła sią od drobnej pomyłki młodego naukowca – wtedy studenta dopiero zaczynającego swoją pracą w laboratorium. Złe ustawienie jednego z przełączników doprowadziło do odkrycia. „W trakcie badań zorientowałem sią, że Ĺşle ustawiłem urządzenie. Wynik eksperymentu okazał sią inny niż oczekiwałem, nie pasował do uznanych teorii. Ten eksperyment skłonił mnie do dalszych badań, choć inni chemicy mówili, że wynik jest nieprawidłowy i na pewno sprzeczny z literaturą. Przez lata uważano bowiem, że elektrochemicznie da sią wytworzyć tylko trzy dwuskładnikowe stopy wolframu. Okazało sią, że odkryłem coś, co po latach badań pozwoliło wytworzyć elektrochemicznie czwarty, a zarazem najbardziej nietypowy, dwuskładnikowy stop wolframu” – wspomina dr Paweł Bącal.
W owym czasie świat naukowy był przekonany, że wolframu nie można współosadzić z roztworów wodnych inaczej niż tylko w obecności niklu, żelaza lub kobaltu. Tymczasem wynik eksperymentu sugerował, że jest to możliwe także w obecności miedzi. Gdy dr Paweł Bącal był już pewien, że nie popełnił błądu, opublikował pracą, która zmieniła przekonania chemików o dwuskładnikowych stopach wolframu. Nieco póĹşniej naukowcy amerykańscy udowodnili, że podobne rezultaty można osiągnąć ze srebrem. „Odkrycia te otworzyły ogromne, niezbadane wcześniej możliwości. Okazało sią, że przez tak prostą metodą jak elektroosadzanie można wytworzyć wiele nieodkrytych stopów wolframu o właściwościach trudnych do wyobrażenia. Wiąkszość z nowych materiałów do niczego sią nie przyda, ale niektóre mogą okazać sią przełomowe w jakiejś dziedzinie” – wyjaśnia dr Paweł Bącal.
Na tej filozofii bazuje Inelco, koncentrując sią jednocześnie na obniżaniu kosztów wytwarzania – chodzi przecież o możliwość wdrożenia odkrytych materiałów do przemysłu, a to musi być opłacalne w produkcji. Dla przykładu, tylko nieznaczne obniżenie temperatury elektrosadzania pozwoliło zmniejszyć zużycie energii w skali całego procesu wytwarzania nawet o połową.
