Znamy tegoroczne wyniki europejskiego programu szkolenia doktorantów MSCA „Doctoral Networks”. W realizację dwóch projektów – CeSuds oraz NICEST – zaangażowane będą interdyscyplinarne zespoły z trzech wydziałów PWr.

Program Marie Skłodowska-Curie Actions „Doctoral Networks 2025” organizuje Komisja Europejska. Wspiera on szkolenie wysoko wykwalifikowanych doktorantów, pobudzając ich kreatywność, zwiększając zdolności innowacyjne i szanse na zatrudnienie w dłuższej perspektywie.

W tegorocznej edycji złożono 1 616 wniosków, a finansowanie w łącznej wysokości 617,18 mln euro otrzymało 141 projektów, które będą koordynowane w 23 krajach. We wszystkich programach będzie się kształcić w sumie 2 115 doktorantów.

Polskie instytucje naukowe oraz te z sektora pozaakademickiego są zaangażowane w realizację 35 grantów w roli partnerów w konsorcjach, a dwa projekty będą koordynowane przez AGH oraz Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.

Reprezentanci naszej uczelni wejdą w skład konsorcjów projektów: CeSuds (zespoły prof. Katarzyny Chojnackiej z Wydziału Chemicznego oraz prof. Renaty Krzyżyńskiej z Wydziału Inżynierii Środowiska) oraz NICEST (zespół dr. hab. inż. Grzegorza Sobonia, prof. uczelni z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów).

Nowe podejście do zagospodarowania osadów ściekowych

Projekt CeSuds (Circular Economy Approaches to Digested Sludge Utilization in a Wastewater Treatment Plant Based on Hydrothermal Carbonization and Complementary Technologies) jest realizowany przez międzynarodowe konsorcjum, którego liderem jest University of Limerick z Irlandii (koordynator prof. Witold Kwapiński).

W prace jest zaangażowanych dwunastu partnerów z Irlandii, Polski, Włoch, Austrii, Danii, Litwy, Wielkiej Brytanii, Czechy i Hiszpanii, a także 13 partnerów stowarzyszonych z sektora przemysłowego i badawczego. Wspólnie będą kształcić 14 doktorantów zajmujących się technologiami waloryzacji osadów ściekowych.

Projekt koncentruje się na opracowaniu nowych sposobów zagospodarowania osadów ściekowych i ich przekształcania w wartościowe surowce zgodnie z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym.

Kluczową rolę odgrywa technologia karbonizacji hydrotermalnej (HTC), która pozwala przetwarzać mokre osady w hydrochar – materiał o właściwościach paliwowych. Uzupełnieniem są procesy pirolizy i gazowania. Celem jest odzysk azotu i fosforu oraz poprawa właściwości energetycznych produktów, przy wsparciu narzędzi uczenia maszynowego optymalizujących cały proces.

Istotną rolę w projekcie odegrają zespoły z Politechniki Wrocławskiej: pracami na Wydziale Chemicznym pokieruje prof. Katarzyna Chojnacka, natomiast prof. Renata Krzyżyńska będzie współpracować nad swoją częścią z innym konsorcjantem, Politechniką Czeską w Pradze.

Odzysk surowców ze ścieków 

Zespół z Wydziału Chemicznego skoncentruje się na przekształcaniu osadów ściekowych w wartościowe produkty w duchu gospodarki o obiegu zamkniętym.

Nasi naukowcy wykorzystają technologię karbonizacji hydrotermalnej (HTC), aby z mokrych osadów odzyskiwać azot i fosfor, czyli pierwiastki niezbędne do produkcji nawozów, które obecnie Europa w dużej mierze importuje. Dzięki zastosowaniu uczenia maszynowego proces ma być zoptymalizowany pod kątem ekonomicznym i ekologicznym.

– Zamierzamy opracować materiał selektywny, trwały i na tyle tani, żeby miał sens wdrożeniowy. Produktem końcowym ma być nawóz azotowy otrzymany ze ścieków komunalnych – mówi prof. Katarzyna Chojnacka.

Otrzymane wyniki zasilą dwie inne rozprawy doktorskie powstające w ramach sieci: dotyczącą biologicznego oczyszczania odcieków HTC (realizowana we współpracy z MPWiK Wrocław) oraz poświęconą współfermentacji beztlenowej (prowadzoną na University of Galway).

Drugie życie osadów jako źródła energii 

Zespół prof. Renaty Krzyżyńskiej skupi się na energetycznym wykorzystaniu produktów powstających w procesie karbonizacji hydrotermalnej. We współpracy z Politechniką Czeską w Pradze będą analizować właściwości hydrocharu i opracowywać metody jego ulepszania, aby mógł być efektywnie wykorzystywany jako paliwo.

Badania obejmą m.in. modyfikację składu chemicznego i struktury materiału oraz ocenę, jak warunki procesu wpływają na jego wydajność energetyczną. To kluczowe dla ograniczania emisji i zwiększania efektywności instalacji oczyszczania ścieków.

– Chcemy nadać osadom ściekowym drugie życie, przekształcając je w paliwo o możliwie najlepszych parametrach – mówi prof. Krzyżyńska. – Naszym celem jest opracowanie rozwiązań, które będą nie tylko efektywne, ale też bezpieczne i możliwe do wdrożenia w praktyce. Współpraca z partnerami z Czech pozwala nam połączyć kompetencje z zakresu inżynierii procesowej i energetyki, by wspierać rozwój niskoemisyjnych technologii – dodaje.

Projekt CeSuds potrwa cztery lata. Jego budżet to 4,2 mln euro. Na wparcie doktoranta realizującego pracę na PWr przeznaczona zostanie kwota ponad 251 tys. euro.

Nowe narzędzia dla precyzyjnej spektroskopii

Drugim z projektów, w które zaangażowana jest Politechnika Wrocławska, jest NICEST (Network for Integration of Comb Experimental Spectroscopic Techniques). To międzynarodowa inicjatywa koordynowana przez Uniwersytet w Rennes we Francji (koordynator prof. Lucile Rutkowski), której celem jest rozwój nowej generacji narzędzi do ultraprecyzyjnej analizy składu chemicznego gazów.

W projekcie uczestniczą też europejskie ośrodki naukowe z Austrii, Szwecji, Wielkiej Brytanii, Niemiec, Polski i Włoch, a także partnerzy przemysłowi i instytucje badawcze, takie jak amerykański National Institute of Standards and Technology (NIST) czy firmy Thorlabs i Bruker.

Liderem zespołu z PWr jest dr hab. inż. Grzegorz Soboń, prof. uczelni z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów.

– Projekt NICEST jest naturalnym rozwinięciem naszej wieloletniej międzynarodowej współpracy. Wspólnie rozwijamy technologie oparte na optycznych grzebieniach częstotliwości, które pozwalają na niezwykle precyzyjną analizę składu gazów. Dzięki temu możemy lepiej monitorować środowisko, badać atmosfery planet, a także wspierać przemysł w procesach dekarbonizacji – mówi prof. Grzegorz Soboń.

Konsorcjum skupia się na rozwoju ultraczułych spektrometrów wykorzystujących optyczne grzebienie częstotliwości, czyli zaawansowane źródła laserowe emitujące promieniowanie w zakresie średniej podczerwieni. To właśnie w tym obszarze widma wiele gazów, w tym zanieczyszczenia i gazy cieplarniane, posiada swoje charakterystyczne „odciski palca”, co pozwala na ich bardzo dokładną identyfikację.

Opracowane w projekcie technologie znajdą zastosowanie m.in. w badaniach zmian klimatycznych, monitorowaniu jakości środowiska, analizie atmosfer planet czy optymalizacji procesów przemysłowych pod kątem dekarbonizacji.

Zespół prof. Grzegorza Sobonia zajmie się projektowaniem i dostarczaniem partnerom laserów o unikalnych parametrach, które będą kluczowym elementem nowych systemów pomiarowych.

W ramach sieci przeszkolonych zostanie jedenastu doktorantów realizujących doktoraty w formule międzynarodowej, obejmującej m.in. długoterminowe staże zagraniczne, udział w konferencjach oraz szkolenia z zakresu kompetencji miękkich i komercjalizacji badań.

Projekt NICEST rozpocznie się na początku 2027 r. i potrwa pięć lat. Jego budżet wynosi ponad 4,48 mln euro. Na wparcie doktoranta realizującego pracę na PWr przeznaczona zostanie kwota 167 tys. euro.