Recenzja habilitacji prof.Bogdana Szczygła

Prof. dr hab. inż. Bogdan Szczygieł
Wydział Chemiczny
e-mail: [email protected]
Wrocław, 14.10.2014 r
Recenzja
osiągnięcia naukowego oraz aktywności naukowej dr Piotra Krawczyka
w postępowaniu habilitacyjnym
prowadzonym przez Wydział Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej
Dla oceny osiągnięcia naukowego oraz aktywności naukowej dr Piotra Krawczyka
recenzent otrzymał skierowany do Centralnej Komisji do Spraw Stopni
i Tytułów Wniosek o przeprowadzenie postępowania habilitacyjnego w dziedzinie Nauk
Chemicznych w dyscyplinie Technologia Chemiczna oraz w postaci plików elektronicznych:
dyplom doktorski wystawiony przez Politechnikę Poznańską (załącznik 1), autoreferat (zał.
2), opis dorobku naukowego, dydaktycznego oraz organizacyjnego (zał. 3), artykuły
stanowiące główne osiągnięcie (zał. 4) oraz oświadczenia współautorów o ich procentowym
udziale w tych materiałach (zał. 5).
Jako osiągnięcie naukowe Habilitant wskazał monotematyczny cykl publikacji, patent i 2
zgłoszenia patentowe, zatytułowane: „Aktywacja oraz regeneracja elektrod z
ekspandowanego grafitu stosowanych w procesie elektrochemicznego utleniania fenolu”.
Sylwetka Habilitanta
Dr Piotr Krawczyk jest absolwentem Wydziału Chemii Uniwersytetu im. Adama
Mickiewicza w Poznaniu. Pracę magisterską dotyczącą właściwości katalitycznych
modyfikowanych lantanowcowych form zeolitów typu Y wykonał pod kierunkiem prof.
Stanisława Kowalaka. W 1994 roku, bezpośrednio po ukończeniu studiów, został zatrudniony
na stanowisku asystenta w Zakładzie Elektrochemii Stosowanej Instytutu Chemii i
Elektrochemii Technicznej na Wydziale Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej. Z
tą jednostką naukową dr Krawczyk związany jest nieprzerwanie do dzisiaj. Przez cały okres
zatrudnienia kierownikiem i przewodnikiem naukowym Habilitanta był prof. Jan Skowroński.
W 2000 roku obronił pracę doktorską „Elektrochemiczne właściwości oraz modyfikacja
wybranych materiałów węglowych”, której promotorem był prof. J. Skowroński, a w 2001
przeszedł na etat adiunkta. Od 2013 pracuje jako wykładowca.
1
Główne osiągnięcie naukowe
Wszystkie prace wchodzące w skład głównego osiągnięcia naukowego (monotematyczny
cykl 16 publikacji, 1 patent i 2 zgłoszenia patentowe) zostały opublikowane w latach 20042014. Tytuł osiągnięcia wskazuje, że dotyczy ono stosunkowo wąskiego obszaru badawczego
i ma charakter wyraźnie technologiczny. Lektura publikacji Habilitanta pokazuje jednak, że
udział badań naukowych o charakterze podstawowym jest znaczny, a często dominujący.
Można zatem stwierdzić, że wybór jako dziedziny – nauk chemicznych i technologii
chemicznej jako dyscypliny dla oceny dorobku naukowego dr P. Krawczyka jest właściwy.
Usuwanie fenolu ze ścieków jest tematem ważnym, badanym i realizowanym już od
kilkudziesięciu lat. Ciągle jednak szuka się rozwiązań wydajniejszych i tańszych. Habilitant w
badaniach, z racji swoich zainteresowań naukowych, skupia się na metodzie
elektrochemicznej. Metoda elektrochemiczna utleniania fenolu obok niewątpliwych zalet ma
również poważne wady. Najpoważniejsza łączy się z powstawaniem nierozpuszczalnych
produktów pośrednich, które potrafią skutecznie blokować powierzchnię elektrody, aż do
całkowitego zatrzymania reakcji. Jednym z ważniejszych czynników wpływających na
przebieg procesu jest wybór materiału elektrodowego. Rozwiązań opisywanych w literaturze,
w tym stosowanych w praktyce jest wiele, natomiast Habilitant uznał, że największe
możliwości daje użycie jako anody materiału węglowego – materiału od dawna
wykorzystywanego w zespole prof. Jana Skowrońskiego. Za cel postawił sobie zastosowanie
ekspandowanego grafitu, jego aktywację i opracowanie metody regeneracji takich elektrod.
W przedstawionym autoreferacie Habilitant swoje badania dzieli na trzy stanowiące
logiczną sekwencję nurty.
Pierwszy nurt badań polegający na modyfikacji materiału elektrodowego, czyli
ekspandowanego grafitu, zmierzał do zwiększenia jego aktywności elektrochemicznej i
odporności na dezaktywację. Dr Krawczyk zastosował w większości standardowe, dobrze
znane z literatury metody obróbki materiału, a więc: utlenianie w warunkach
potencjostatycznych, termiczną aktywację, aktywację za pomocą ozonu, oraz dwustopniową
obróbkę - najpierw oddziaływanie chemiczne a potem termiczne w wyznaczonych
środowiskach. Natomiast jako pierwszy zaproponował wtórną eksfoliację ekspandowanego
grafitu połączoną z wtórną interkalacją H2SO4 w strukturę ekspandowanego grafitu. Po
modyfikacji materiału elektrodowego Habilitant badał mechanizm procesu utleniania fenolu,
oceniając czy uzyskane zmiany idą w zamierzonym kierunku. Najlepszy wariant to uzyskanie
jako produktu końcowego wody i ditlenku węgla. Określał rodzaj grup funkcyjnych
znajdujących się na powierzchni ekspandowanego grafitu i ich ilość, rozwinięcie
powierzchni, analizował produkty rozpuszczone w roztworze i oznaczał stężenie fenolu.
Proces utleniania fenolu prowadził w warunkach galwano- lub potencjostatycznych. Dla
oceny efektu modyfikacji elektrod, ewentualnie zastosowanego dodatku do roztworu,
standardowo wykorzystywał woltamperometrię cykliczną, spektroskopię fotoelektronów,
spektroskopię w podczerwieni i skaningową mikroskopię elektronową. Metodami tymi
Habilitant posługiwał się sprawnie i po rzeczowej dyskusji wyciągał wnioski, w których
łączył poprawę aktywności elektrod z konkretnymi zmianami stanu ich powierzchni po
modyfikacji oraz zmianami w mechanizmie utleniania. Tym samym dawał odpowiedź na
jedno z ważniejszych pytań w nauce, czyli „dlaczego?”. Trzeba jednak wspomnieć, że często
zadanie Habilitanta było ułatwione z uwagi na fakt, że wiele ważnych podpowiedzi do
2
prowadzonych rozważań dała mu literatura naukowa i opisane w niej badania prowadzone w
innych jednostkach. Ale rolą pracownika nauki jest znaną wiedzę dobrze wykorzystać.
Każda z zastosowanych przez Habilitanta metod aktywacji powodowała korzystne
zmiany materiału i pozytywny wpływ na efektywność procesu utleniania fenolu. Z jednej
strony cieszy, z drugiej nieco zastanawia. Przeprowadzone eksperymenty wykazały, że
poprawa aktywności materiału elektrodowego wynika z rozwinięcia powierzchni właściwej
oraz wytworzenia nowych bądź zwiększeniu ilości istniejących grup funkcyjnych. Nieco inne
podejście na drogę do poprawy aktywności elektrod z ekspandowanego grafitu zaprezentował
dr Krawczyk w artykule w Journal of Solid State Electrochemistry. Pomysł polegał na
dodatku metanolu do elektrolitu, co powodowało powstanie filmu oligomerów o innej
strukturze i składzie oraz w konsekwencji znaczne zahamowanie spadku aktywności elektrod
w kolejnych cyklach utleniania fenolu. Sumarycznie wyniki tej części badań Habilitant
przedstawił w 11 spośród 16 publikacji monotematycznego cyklu.
Drugi kierunek badań dotyczył regeneracji elektrod w celu ich ponownego użycia. Dla
oceny efektywności stosowanych metod Habilitant porównywał aktywność elektrochemiczną
w procesie elektrochemicznego utleniania fenolu elektrod użytych po raz pierwszy i po ich
regeneracji oraz określał zmianę masy elektrod. Metoda termicznej obróbki w 500C
spowodowała trzykrotny wzrost aktywności w porównaniu do nowych elektrod, co było
wynikiem wytworzenia na powierzchni kompozytu: ekspandowany grafit/węgiel. Należałoby
zatem przyjąć, że ta metoda regeneracji to dobra metoda aktywacji materiału elektrodowego lepsza od stosowanych we wcześniejszych badaniach. Inaczej: nowy materiał i materiał
wstępnie aktywowany są gorsze niż ten po regeneracji. Szkoda, że metodę dyskwalifikuje
duży ubytek masy elektrody i możliwość tylko jednokrotnej aktywacji. Metoda polaryzacji
katodowej zużytych elektrod prowadziła do fizycznego odrywaniu filmu oligomeru od grafitu
przez intensywnie wydzielający się wodór (występują też oddziaływania chemiczne).
Odpowiednio dobrane warunki elektrolizy pozwoliły uzyskać materiał trzykrotnie lepszy od
nowego i pozwalający przeprowadzić regenerację aż kilkanaście razy. Obserwowany efekt
jest imponujący. Wydaje się, że wcześniej przedstawione metody należy w tym momencie
zdecydowanie odrzucić. Nie dziwi, że wyniki tych badań opublikowano w Electrochimica
Acta, a co jeszcze ważniejsze rozwiązanie zostało opatentowane. Skoro katodowa aktywacja
dała pozytywny wynik, Habilitant uznał, że należy sprawdzić efekt polaryzacji anodowej i
działanie wydzielanego w tym procesie tlenu. Wykonane badania wykazały, że tlen wchodzi
w reakcję z oligomerem, zmienia strukturę grafitu i skład warstwy wierzchniej oraz
mechanicznie usuwa oligomer z powierzchni. Opracowanie warunków procesu dało efekt w
postaci poważnego artykułu oraz zgłoszenia patentowego. Kolejny pomysł Habilitanta
polegał na regeneracji ekspandowanego grafitu w warunkach in-situ. To metoda trudniejsza w
realizacji lecz mająca wiele oczywistych zalet w stosunku do wcześniejszej. Także w tym
wypadku sposób regeneracji stał się przedmiotem zgłoszenia patentowego. Podsumowując,
ten fragment badań nie wiązał się z zastosowaniem nowych technik, natomiast ich użycie dla
konkretnego materiału anodowego i konkretnego procesu dało dobry rezultat.
Trzeci kierunek działań Habilitanta związany był z poszukiwaniem możliwości
wykorzystania zużytego materiału elektrodowego po utlenianiu fenolu. Zagospodarowanie
odpadów to zadanie niewątpliwie ważne. Zagadnieniu temu Habilitant nie poświęcił jednak
zbyt dużo swojej aktywności. Dodanie kompozytu z ekspandowanego grafitu i oligomeru do
matryc cementowych nie budzi moich emocji. I mimo, że Habilitant pisze o uzyskanej
poprawie pewnych właściwości zapraw cementowych, osobiście nie promowałbym tego
3
rozwiązania. Za wcześnie. Natomiast zdecydowanie dobrze, że Habilitant pamięta, że trzeba z
odpadem, także z jego badań naukowych, coś zrobić. Sprawa być może będzie rozwijana, ale
poważnego elementu naukowego, a może i praktycznego, w najbliższym czasie specjalnie
bym nie oczekiwał.
Zdecydowanie dominującą techniką badawczą stosowaną przez Habilitanta jest
woltamperometria cykliczna. Zasadniczo we wszystkich artykułach zajmuje ona pierwsze
miejsce, a służy do określania aktywności elektrochemicznej materiału elektrodowego.
Metoda została dobrze opanowana przez Habilitanta, a uzyskane wyniki poddano dogłębnej,
profesjonalnej dyskusji. Dla określenia składu, struktury i morfologii powierzchni
ekspandowanego grafitu dr Krawczyk wykorzystuje: XPS, FTIR i SEM. Sporadycznie
stosuje: XRD, TG, DTG, chromatografię gazową i oczywiście metody elektrochemiczne
(potencjostatyczna i galwanostatyczna) dla aktywacji i regeneracji elektrod grafitowych.
Zakres metod badawczych nie jest zbyt szeroki, co w znacznym stopniu wiąże się ze
skoncentrowaniem się Habilitanta na wąskim, szczegółowo sprecyzowanym obszarze
elektrochemii.
Publikacje z monotematycznego cyklu ukazały się w czasopismach o różnym zasięgu i
różnej randze naukowej. Ważne, że wśród nich znajdują się takie, które dają gwarancję
wysokiego poziomu naukowego zamieszczonych tam prac: Electrochimica Acta (2
publikacje), Journal of Solid State Electrochemistry (3), Carbon, Chemical Engineering
Journal (2), Journal of Applied Electrochemistry oraz Ionics. Publikacje w Przemyśle
Chemicznym (5 artykułów) skierowane są do innego odbiorcy, mają mniejszy zasięg, lecz
także stanowią ważną część dorobku technologicznego i naukowego Habilitanta. Sumaryczny
IF wszystkich prac stanowiących główne osiągnięcie przekracza 30. To dobry wynik.
Habilitant podaje również indywidualny IF uwzględniający liczbę autorów, a wynosi on 19.
Porównanie tych dwóch wartości mówi o niewielkiej liczbie współautorów i świadczy o
zdecydowanie wiodącej i inspirującej roli dr Krawczyka w badaniach będących podstawą
ubiegania się o stopień doktora habilitowanego. Z drugiej strony, Habilitant powinien
pamiętać, że w dalszych etapach kariery naukowej powinien rozszerzyć listę badaczy, z
którymi będzie współpracował i publikował, a w związku z tym utrzymanie tak niewielkiej
ilości współautorów będzie niemożliwe a przede wszystkim niecelowe. Dwie prace są
jednoautorskie, trzynaście dwuautorskich i tylko jedna ma 3 autorów. Średni IF wynosi 1,9.
W mojej opinii to dobry wyniki. Liczba cytowań łącznie z autocytowaniami według Web of
Science wynosi 72 (według bazy Scopus z dnia 7.10.2014: 77, lecz w tym znajduje się aż 38
autocytowań).
Uważam, że przeprowadzone badania pozwoliły zrealizować cele wyznaczone przez
Habilitanta, zarówno te o charakterze technologicznym jak i naukowym. Rozwiązania
zaproponowane w uzyskanym patencie i 2 zgłoszeniach patentowych oraz rezultaty badań
przedstawione w 16 publikacjach i wyciągnięte wnioski stanowią istotną nowość i dają
znaczny wkład w rozwój uprawianej dyscypliny naukowej. Oceniając główne osiągnięcie
Habilitanta chciałbym zwrócić jeszcze raz uwagę na następujące elementy:
 znaczna część artykułów z monotematycznego cyklu została opublikowana w
czasopismach o uznanej randze naukowej;
 odbiór prac w środowisku naukowym objawiający się ich cytowaniem jest przeciętny;
 obszar badawczy był wąski, jednakże uzyskane wyniki moim zdaniem pozwolą podjąć
próby przeniesienia doświadczeń na inne materiały i inne procesy;
4
 wykonane prace mają duże technologiczne znaczenie, co widać po działaniach i
uzyskanych efektach związanych z patentowaniem opracowanych rozwiązań;
 badania zamykają się w logiczną całość: najpierw aktywacja materiału, potem
regeneracja i wreszcie zagospodarowanie odpadu (to ostatnie w szczątkowej formie);
 w pracy znajdują się elementy mające charakter nowości naukowej i nowych rozwiązań
technologicznych.
Aktywność naukowa
W najwcześniejszym okresie zatrudnienia na Politechnice Poznańskiej, w latach 1994 –
1999, Habilitant nie był autorem żadnej opublikowanej pracy naukowej. Tak przynajmniej
wynika z materiałów przygotowanych na potrzeby postępowania habilitacyjnego i z
przeglądu dostępnych baz danych. Pierwsze 2 prace ukazały się w czasopiśmie Karbo w roku
2000, a więc roku obrony pracy doktorskiej i były tematycznie z tą pracą związane.
Po doktoracie, oprócz zagadnień związanych ze stosowaniem ekspandowanego grafitu do
utleniania fenolu, Habilitant realizował we współpracy z innymi badaczami kilka zadań
badawczych. Prace te były tematycznie bliskie głównemu osiągnięcia naukowemu i związane
między innymi z generowaniem i magazynowaniem energii elektrycznej oraz wytwarzaniem
aktywnych elektrochemicznie materiałów elektrodowych do różnego rodzaju ogniw.
Ciekawym doświadczeniem naukowym, odbiegającym wyraźnie od reszty prac, było
otrzymywanie warstw hydroksyapatytowych na powierzchni tytanu z przeznaczeniem na
implanty dentystyczne. Tym zagadnieniem zajmuje się wiele jednostek naukowych w kraju i
za granicą, konkurencja jest poważna, więc tym bardziej zauważyć trzeba uzyskanie patentu
na sposób otrzymywania implantów Ti-hydroksyapatyt.
Aktywność naukowa Habilitanta po doktoracie, poza monotematycznym cyklem
publikacji stanowiącym główne osiągnięcie, to 10 artykułów, w tym 6 publikacji w uznanych
czasopismach z dużym IF (Electrochimica Acta, Energy Conversion and Management,
Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Solid State Ionics, Journal of Power Science,
Applied Surface Science) (cytowane według Web of Science 44 razy; według Scopus 46 razy,
a bez autocytowań 20 razy). Ich IF przekracza 17. Dodatkowo 2 patenty i 2 zgłoszenia
patentowe. Pozostałe 4 artykuły ukazały się w czasopismach branżowych, głównie w Karbo.
IF całego dorobku naukowego Habilitanta wynosi 45,84. W prezentowanej dyscyplinie
naukowej to dobry wynik. Ilość cytowań (bez autocytowań) według Web of Science 74, a
według bazy Scopus 59. Najwyżej przeciętnie. Indeks Hirscha nieco „podniesiony” z uwagi
na około 50% udział autocytowań wynosi 7. Dwie pierwsze wartości w mojej opinii dobre,
trzecia wskazująca na odbiór publikowanych prac w środowisku naukowym – słabsza.
Wyniki badań Habilitanta były prezentowane w postaci referatów, komunikatów i
posterów na 22 konferencjach krajowych i międzynarodowych.
Dr Piotr Krawczyk w latach 2009 - 2012 kierował projektem KBN „Aktywne elektrody z
ekspandowanego grafitu przeznaczone do procesu elektrochemicznego utleniania fenolu –
otrzymywanie, fizykochemiczne właściwości”. Okres ten odznaczał się większą aktywnością
publikacyjną Habilitanta, co świadczy o dobrym wykorzystaniu finansów płynących z
realizacji projektu. Kierowanie projektem to ważne doświadczenie przed wejściem na drogę
samodzielnego pracownika nauki. W 4 kolejnych projektach KBN i MNiSW dr Krawczyk był
jednym z wykonawców.
5
W przedstawionych materiałach Habilitant wspomina o współpracy z innymi ośrodkami
naukowymi: prof., Andrzejem Czerwińskim z Wydziału Chemii Uniwersytetu
Warszawskiego, z prof. Wiesławem Hędzelkiem z Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu i z
dr Agnieszką Ślosarczyk z Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki
Poznańskiej. Nie jest tych jednostek zbyt wiele, jednak dużym plusem jest fakt, że w każdym
przypadku efektem były wspólne publikacje lub patent.
W recenzji wymienić należy również rolę Habilitanta jako recenzenta w ocenie 4
artykułów w czasopismach anglojęzycznych.
Biorąc pod uwagę wszystkie formy aktywności naukowej Habilitanta aktywność tę
oceniam jako wystarczająco istotną zgodnie z wymogami Ustawy.
Działalność dydaktyczna, organizacyjna i w zakresie popularyzacji nauki
Dr P. Krawczyk prowadził różne formy zajęć dydaktycznych: wykłady seminaria,
ćwiczenia i laboratoria. Wykłady i laboratoria to między innymi: „Gospodarka odpadami”,
„Recykling materiałów w elektrochemii” i „Podstawy technologii elektrochemicznej”.
Ważnym kursem realizowanym przez Habilitanta jest „Seminarium dyplomowe. Do
ważniejszych efektów pracy dydaktycznej zaliczyć należy opiekę dydaktyczną i naukową nad
27 pracami magisterskimi i 7 inżynierskimi. Na podkreślenie zasługuje duże zaangażowanie
w popularyzację nauki, które przejawia się organizacją i prowadzeniem warsztatów
naukowych, laboratoriów i wykładów dla uczniów szkół średnich i dla nauczycieli.
Od 2002 roku dr Krawczyk jest członkiem Polskiego Towarzystwa Węglowego, a w
latach 2005-2009 był członkiem jego zarządu.
Dr P. Krawczyk w latach 2011 i 2012 został wyróżniony Nagrodami Rektora Politechniki
Poznańskiej za osiągnięcia naukowe.
Podsumowanie
Po dogłębnej analizie publikacji i dokumentów przygotowanych przez dr Piotra
Krawczyka, główne osiągnięcie Habilitanta zatytułowane „Aktywacja oraz regeneracja
elektrod z ekspandowanego grafitu stosowanych w procesie elektrochemicznego utleniania
fenolu” składające się z cyklu 16 publikacji, patentu i 2 zgłoszeń patentowych oceniam
pozytywnie, zarówno pod względem ilości jak i jakości zawartych w nich treści i
zaproponowanych rozwiązań technologicznych. Prowadzenie postepowania habilitacyjnego w
dziedzinie Nauki chemiczne w dyscyplinie Technologia chemiczna jest odpowiednie. Moja
opinia to wynik wielu ocen cząstkowych, tych bardzo pozytywnych, mniej pozytywnych ale
też w pewnych miejscach wątpliwości. Wśród nich wymieniłbym:
Elementy zdecydowanie pozytywne:
 jednoznacznie wiodąca rola Habilitanta w prowadzonych badaniach i
przygotowanych publikacjach;
 elementy nowości w prowadzonych badaniach naukowych i przedstawionych
rozwiązaniach technologicznych;
 logiczna konstrukcja celów głównego osiągnięcia;
 swobodne posługiwanie się i dogłębna analiza wyników woltamperometrii, ale też
spektrometrii w podczerwieni i spektrometrii fotoelektronów;
6