Kiedy mgr Rafał Warchulski decydował się na wybór tematu pracy licencjackiej, jego promotor dr hab. Aleksandra Gawęda zasugerowała, by zajął się badaniem geochemii odpadów hutniczych. – Temat ten wielu osobom wydawał się mało prestiżowy. Kto chciałby odbywać praktyki na hałdach? A ja pomyślałem: czemu nie? Wówczas był to praktycznie nowy obszar badań, a jednocześnie niezwykle obiecujący – opowiada doktorant z Katedry Geochemii, Mineralogii i Petrografii. Materiał hutniczy okazał się tak interesujący, że stał się nie tylko tematem jego pracy magisterskiej, lecz również rozprawy doktorskiej i realizowanego w ramach studiów III stopnia grantu przyznanego przez Narodowe Centrum Nauki.

Mgr Rafał Warchulski, doktorant z Wydziału Nauk o Ziemi

– Lubię wyzwania, a temat, którym się naukowo zajmuję, jest pod tym względem niezwykle pociągający. Żużle hutnicze to materiał, który w dalszym ciągu nie został dobrze poznany, a ma olbrzymi potencjał – mówi mgr Rafał Warchulski.

Jedną z przyczyn nikłego zainteresowania żużlami może być fakt, że jeszcze do niedawna traktowane były jedynie jako uciążliwe odpady procesu produkcyjnego hut. W swoich badaniach doktorant udowadnia, że mają one znaczenie nie tylko naukowe, lecz również ekonomiczne, ekologiczne i wreszcie… historyczne. Materiał ten okazuje się ciekawym obiektem badań dla geochemika. Powstający w wyniku krystalizacji/ zestalania stopu ma unikatową charakterystykę chemiczną, dzięki czemu stanowi wielkoskalowy eksperyment dla krystalizacji specyficznych stopów oraz rzadkich mineralizacji.

Doktorant wskazuje również ekonomiczne znaczenie prowadzonych badań. Podkreśla, że żużle hutnicze zawierają w swoim składzie chemicznym m.in. znaczące ilości żelaza, które być może uda się odzyskać dzięki zastosowaniu nowoczesnych metod. Zmniejszy się dzięki temu powierzchnia potrzebna na składowanie tych materiałów, a odzyskane tereny będą mogły zostać przeznaczone na kolejne inwestycje. Realizowany projekt badawczy będzie miał także znaczenie dla ochrony środowiska. W swoich badaniach doktorant uwzględnia bowiem oddziaływanie żużli na środowisko naturalne i zdrowie ludzkie ze względu na zawartość pierwiastków potencjalnie toksycznych, które na skutek wietrzenia materiału są bardzo szybko uwalniane do środowiska. Doktorant wykonał pionierskie badania uwzględniające ścieżkę migracji tych pierwiastków na drodze żużel – woda – gleba – materia organiczna. Dalsze prace koncentrują się na opracowaniu metody uwięzienia tych pierwiastków również w kontekście pozostałości po odzysku żelaza.

– Niezależnie od tego, czy jest to działalność naukowa, własna firma czy sport, zawsze wyznaczam sobie cel, który na początku wydaje się trudny do osiągnięcia, a potem przystępuję do jego realizacji i wyznaczam następne – mówi młody badacz.

Jednym z przykładów był pomysł opublikowania artykułu naukowego w prestiżowym międzynarodowym czasopiśmie archeologicznym. Prowadzone przez doktoranta badania żużli hutniczych mają bowiem także wymiar historyczny. Geochemik nawiązał współpracę z nowo powstałym Muzeum Hutnictwa Cynku w Katowicach, które dostarczyło wielu historycznie opisanych prób pochodzących z dawnego wytopu rud Zn-Pb. Doktorant postanowił odtworzyć przebieg procesu produkcyjnego w hucie sprzed ponad stu lat, w tym proporcje wszystkich substratów i produktów. Dzięki zastosowaniu algorytmu różnicowania ewolucyjnego opracowanego wspólnie z dr. Przemysławem Juszczukiem (Uniwersytet Ekonomiczny w Katowicach) możliwe było wyznaczenie wspomnianych wartości z sumarycznym błędem wagowym na poziomie około 1 proc. To pionierska próba zastosowania obliczeń ewolucyjnych w połączeniu z badaniami geochemicznymi na pograniczu archeologii.

– Dziś w każdej hucie takie informacje zawarte są w obowiązkowo opracowanych dokumentach. Jeśli jednak chcemy się czegoś dowiedzieć na temat procesów produkcyjnych sprzed kilkudziesięciu lat, musimy pracować jedynie na tym, co pozostało. Nie zachowały się archiwa, lecz wciąż mamy dostęp do hutniczych odpadów, czyli żużli. To w nich zawarte są interesujące nas informacje, a my potrafimy je już odczytywać – wyjaśnia mgr Warchulski.

Profesjonalizm w prowadzeniu badań docenia dr hab. Aleksandra Gawęda, opiekun naukowy rozprawy doktorskiej mgr. Warchulskiego.

– Kiedy zaangażowałam się w realizację kilku projektów badawczych, powierzyłam Rafałowi zadanie przygotowania części publikacji. Świetnie sobie poradził. Z satysfakcją obserwowałam, jak staje się samodzielnym pracownikiem naukowym, który nie tylko realizuje program studiów doktoranckich, lecz również sam wyznacza sobie cele naukowe i konsekwentnie je realizuje – podkreśla dr hab. Gawęda. – Co więcej, świetnie odnalazł się również w świecie biznesu, dlatego jestem przekonana, że efektywnie połączy doświadczenia obu przestrzeni: naukowej i gospodarczej, pełniąc funkcję brokera innowacji.

Mgr Rafał Warchulski objął wspomniane stanowisko w ramach umowy podpisanej z Biurem Współpracy z Gospodarką UŚ. Jednym z jego zadań będzie integracja środowiska naukowego, głównie z Wydziału Nauk o Ziemi, z otoczeniem biznesowym oraz upowszechnianie wyników projektów badawczych w środowisku przedsiębiorców.