Dawid J. Kramski (fot. Bartosz Grelewski)

Dawid J. Kramski ze Szkoły Doktorskiej PWr otrzymał grant od Organizacji ds. Zakazu Broni Chemicznej (OPCW). Dzięki temu sprawdzi, czy popularne polimery stosowane w druku 3D – po odpowiednich modyfikacjach chemicznych – można będzie wykorzystać do usuwania arsenu zalegającego w Morzu Bałtyckim.

Według Fundacji MARE na dnie Morza Bałtyckiego zalega ok. 40 tysięcy ton broni chemicznej, z czego co najmniej 15 tysięcy ton stanowią trujące środki bojowe (BST) – głównie iperyt siarkowy czy arsen, ale również Clark I, Clark II, adamsyt, chloroacetofenon i tabun. Do tego dochodzi trudna do oszacowania ilość broni konwencjonalnej (bomby lotnicze i miny).

Obszary zatapiania broni chemicznej (mat. fundacjemare.pl)
Bełdowski i in., 2016

Bałtycka bomba

Jak ten trujący ładunek się znalazł na dnie Bałtyku? Zgodnie z ustaleniami konferencji w Poczdamie (lipiec-sierpień 1945 r.) żołnierzy radzieccy mieli dostarczyć całość pozostałości wojennych na Głębię Gotlandzką (obszar centralnego Bałtyku). Jednak wiele ton przewożonych materiałów zostało przez Rosjan zrzuconych wcześniej, w losowych miejscach. Drewniane skrzynie dryfowały po morzu, a gdy zbutwiały, ich zawartość osiadała na dnie akwenu. 

Szczególnie dużo pozostałości skrywa Głębia Bornholmska (radzieckie dokumenty mówią o ok. 40 tys. ton broni zalegającej na głębokości 100 m), a także Głębia Gdańska (niedaleko Półwyspu Helskiego).

Z problemem od lat zmagają się naukowcy, wojsko oraz różnego rodzaju organizacje, które starają się znaleźć sposób na unieszkodliwienie śmiercionośnego ładunku. W lutym 2024 r. wystartował projekt „MUNIMAP: Baltic Sea Munition Remediation Roadmap”, w ramach którego opisany zostanie cały proces remediacji, obejmujący wyznaczenie osób odpowiedzialnych do odnalezienia amunicji, oszacowania ich wpływu na środowisko oraz wyciagnięcia i zniszczenia pocisków zagrażających środowisku.

Nowy sposób na pozbycie się arsenu

Dużym wsparciem dla tych działań może być projekt naszego doktoranta Dawida Kramskiego, który otrzymał właśnie grant od międzynarodowej Organizacji ds. Zakazu Broni Chemicznej (OPCW, Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons). OPCW to organ wykonawczy Konwencji o zakazie broni chemicznej, która weszła w życie w 29 kwietnia 1997 r. Organizacja, z siedzibą w Hadze, zrzesza 193 kraje z całego świata i jest odpowiedzialna za wdrażanie międzynarodowych przepisów regulujących eliminowanie światowych zapasów broni chemicznej. Za swoją działalność OPCW zostało uhonorowane w 2013 r. pokojową nagrodą Nobla

Projekt naszego doktoranta „Arsenic removal from the Baltic Sea on modified 3D printed structure” otrzymał finansowanie w wysokości 30 tys. euro w ramach programu grantowego OPCW wspierającego prowadzenie badań w zakresie pokojowego wykorzystania chemii w państwach członkowskich organizacji.

– Składowiska broni chemicznej z czasów II wojny światowej stanowią znaczące źródło arsenu w wodach i osadach dennych. Arszenik, pochodzący z rozkładającej się broni chemicznej, jest poważnym zagrożeniem dla ekosystemu morskiego i zdrowia ludzkiego – podkreśla Dawid Kramski ze Szkoły Doktorskiej PWr, który w swoim projekcie chce zaproponować innowacyjne podejście w zakresie unieszkodliwienia zatopionych odpadów wojennych.

Na pomysł wytworzenia i przetestowania materiału do usuwania toksyn, wydrukowanego na drukarce 3D, wpadł w trakcie badań, które prowadzi do swojej pracy doktorskiej. Zajmuje się w niej tematyką usuwania metali ciężkich na modyfikowanych strukturach drukowanych w technologii 3D z materiałów polimerowych.

– Moja koncepcja zakłada uzyskanie optymalnej struktury np: filtra, wydrukowanego na drukarce 3D z powszechnie znanych i stosowanych polimerów (np.: PLA, ABS, PTGE, PC). Ich zaletami jest to, że są one zarówno łatwo dostępne, jak i tanie w pozyskaniu – wyjaśnia nasz doktorant.

Następnym krokiem w jego projekcie będzie chemiczna modyfikacja powierzchni wydruku tak, aby uzyskała właściwości sorpcyjne. Tutaj kluczem będzie opracowanie przez młodego badacza z PWr takiej metody, aby otrzymana struktura miała powinowactwo do konkretnych zanieczyszczeń (czyli je „wyłapywała”), a w przypadku jego grantu do arsenu.

– Odpowiednie właściwości materiału spowodują interwencyjne lub permanentne pochłanianie zanieczyszczenia wód morskich, co według mnie stanowi atrakcyjną alternatywę dla dotychczasowych stosowanych metod, polegających na wydobywaniu i niszczeniu zatopionej broni chemiczne – wyjaśnia Dawid Kramski.

Dwuletni projekt uzyskał rekomendację Ministerstwa Spraw Zagranicznych oraz Ministerstwa Rozwoju. Podkreślono w niej innowacyjność badań służących likwidacji skutków zatopienia broni chemicznej w Morzu Bałtyckim. 

To drugi grant badawczy przyznany przez OPCW naukowcowi z Politechniki Wrocławskiej (w 2021 r. otrzymała go prof. Izabela Michalak z W3) i jednocześnie pierwszy dla polskiego doktoranta.

***

Mgr inż. Dawid J. Kramski jest doktorantem Szkoły Doktorskiej Politechniki Wrocławskiej w dyscyplinie Inżynieria Chemiczna. Pracuje w Laboratorium Procesów Hydrometalurgicznych (GEO-3EM) w Katedrze Chemii Analitycznej i Metalurgii na Wydziale Chemicznym. Jego zainteresowania naukowe obejmują badania procesów sorpcyjnych w układzie ciecz-ciało stałe. Zajmuje się także analityką chemiczną oraz metodami instrumentalnymi stosowanymi w analizie jonów metali w roztworach wodnych i ciałach stałych.

Obecnie przygotowuje doktorat w Katedrze Zaawansowanych Technologii Materiałowych na Wydziale Chemicznym po opieką promotorki prof. Jolanty Warchoł oraz promotorki pomocnicznej prof. Eveliiny Repo z Lappeenranta-Lahti University of Technology (LUT) w Finlandii.

Skupia się w nim na badaniu materiałów wykorzystywanych w druku 3D w kontekście ich zastosowania do usuwania metali ciężkich z wody i ścieków. Ma za sobą trzymiesięczny staż w LUT, gdzie realizował badania w ramach projektu "UE Development of radical innovations to recover minerals and metals from seawater desalination brines".

Od listopada 2022 r. pełni funkcję wiceprzewodniczącego Rady Doktorantów Politechniki Wrocławskiej.