BioEkoDiox to akronim projektu realizowanego przez naukowców związanych z Uniwersytetem Śląskim w Katowicach, którzy opracowują nowe rozwiązania dla agro- i petrochemii oraz w obszarze recyklingu tworzyw sztucznych. Rozwiązania te dotyczą 1,3-dioksolanów, organicznych związków chemicznych o szerokim zastosowaniu, a jeden z nich został właśnie objęty ochroną patentową.

Przedmiotem jednego ze zgłoszeń patentowych jest granulat nanometalicznego katalizatora do syntezy pochodnych 1,3-dioksolanów

– Realizację projektu BioEkoDiox rozpoczęliśmy w 2021 roku. Chcieliśmy przyjrzeć się kilku ciekawym tematom, o których wiedzieliśmy, że mają duży potencjał aplikacyjny. Zaproponowaliśmy trzy główne cele – mówi dr Maciej Kapkowski z Wydziału Nauk Ścisłych i Technicznych UŚ, kierownik projektu.

Pierwszy cel to usprawnienie procesu syntezy 1,3-dioksolanów z wykorzystaniem rozwiązań z dziedziny nanotechnologii. Efektem tych prac było zaproponowanie efektywniejszego i mniej energochłonnego sposobu syntezy tych związków dzięki zastosowaniu fotokatalizatora na bazie nanocząstek rutenu osadzonego na nośniku stanowiącego anatazową postać dwutlenku tytanu. Na nowy sposób syntezy katalizatora została właśnie przyznana ochrona patentowa.

Proces ten miał dla naukowców duże znaczenie ze względu na drugi z trzech celów projektu. Chemicy szukali nowych możliwości zastosowania produktów tej syntezy w dodatkach do paliw, jako nowych substancji pomocniczych występujących w środkach ochrony roślin, a także do produkcji rozpuszczalników i matryc polimerowych.

– O ile wyniki badań dowiodły neutralnego wpływu w obszarze dotyczącym dodatków do paliw, o tyle efekty prac w drugim i trzecim obszarze pozwalają myśleć o nawiązaniu współpracy z przemysłem i wdrożeniu – mówi współautor rozwiązań.

Nowe substancje dla agrochemii wyprodukowane na bazie 1,3-dioksolanów (adiuwanty) wykazują bardzo dobre właściwości, dzięki którym będzie można ograniczyć konieczność stosowania środków ochrony roślin przy zachowaniu ich skuteczności. Mniejsza ilość takich środków jest korzystna zarówno dla środowiska, jak i rolników oraz konsumentów. Oznacza bowiem redukcję chemizacji rolnictwa i lepszą ochronę gleby.

– Zakończyliśmy już prowadzenie etapu badań laboratoryjnych w szklarniach. Mamy też pierwsze pozytywne wyniki dotyczące efektów zastosowania adiuwantów na polach uprawnych. Przed nami są jeszcze badania w zakresie certyfikacji, ale wiele wskazuje na to, że zaproponowana przez nas kompozycja jest skuteczna i w przyszłości będzie mogła być wprowadzona na rynek – dodaje naukowiec.

Satysfakcjonujące były także efekty prac nad rozpuszczalnikami popularnych polimerów występujących w wielu przedmiotach codziennego użytku wykonanych z tworzyw sztucznych.

Trzecim celem projektu było opracowanie bezodpadowej technologii przetwarzania butelek wykonanych z PET-Poli( tereftalanu etylenu). W efekcie wspomnianego procesu powstają głównie glikol etylenowy oraz kwas tereftalowy. Związki te będzie można zastosować jako dodatkowe źródło surowców do produkcji adiuwantów bądź zawrócić oczyszczony kwas tereftalowy powtórnie do produkcji PET.

Na potrzeby prowadzonych badań zostało skonstruowane także specjalne urządzenie, którego sercem jest zaprojektowany przez dr. Macieja Kapkowskiego katalizator. Jest to instalacja pilotażowa produkująca dioksolany. – Z pewnością będziemy starać się o ochronę patentową także tego wynalazku – mówi badacz z Uniwersytetu Śląskiego. – Pracujemy w taki sposób, aby każda publikacja wyników była związana ze złożonym wcześniej wnioskiem patentowym. Na koniec chciałbym również docenić obecność w projekcie naszego brokera innowacji, pana Michała Fafińskiego, który pomaga przygotowywać oferty biznesowe i nawiązywać współpracę z firmami zainteresowanymi wdrożeniem naszych wynalazków – podsumowuje naukowiec.

Projekt pn. „Uciąglenie procesu syntezy 1,3-dioksolanów wraz z poszerzeniem zakresu stosowalności docelowych produktów w branży chemicznej” realizują: dr Maciej Kapkowski (kierownik), dr inż. Sonia Kotowicz, dr inż. Mateusz Korzec, dr Karina Kocot, dr Michał Ludynia oraz mgr Michał Fafiński. Badania zostały sfinansowane przez NCBR w ramach konkursu LIDER XI. Autorami opatentowanego sposobu syntezy cyklicznych ketali są: dr Maciej Kapkowski, mgr Adrianna Chojnowska, mgr Daniel Lach, dr hab. Tomasz Siudyga oraz dr Karina Kocot.