Show publication content!

Dr hab. inŜ. BOGDAN WYRWAS
POLITECHNIKA POZNAŃSKA
Instytut Chemii i Elektrochemii Technicznej
Zakład Chemii Ogólnej i Analitycznej
ul. Piotrowo 3
tel. 061 6652706
60-965 POZNAŃ
fax 061 6652571
E-mail: [email protected] http://www.fct.put.poznan.pl
Poznań, dn.15.10.2013 r.
RECENZJA
pracy doktorskiej mgr. inŜ. Piotra Lisieckiego
pt. „Wpływ biodiesla na biodegradację oleju napędowego”
wykonanej w Zakładzie Chemii Organicznej
Instytutu Technologii i InŜynierii Chemicznej, Politechniki Poznańskiej
pod kierunkiem prof. dr. hab. inŜ. Andrzeja Olszanowskiego
Dobór i znaczenie tematu
Szacuje się, Ŝe do środowiska w skali globalnej na skutek wycieków
dostaje się miliony ton związków ropopochodnych. Rekultywacja terenów
skaŜonych ropopochodnymi jest złoŜona i kosztowna. Nowe dyrektywy Unii
Europejskiej, dotyczące standardów środowiskowych, ograniczyły moŜliwość
stosowania klasycznych technologii remediacji. Biologiczne metody uzdatniania
skaŜonych obszarów uznano więc za potencjalnie skuteczną technikę usuwania
zanieczyszczeń. Zanieczyszczenie ziemi produktami ropopochodnymi w Polsce
jest duŜe i słabo udokumentowane, a przy tym ciągle postępuje. DuŜą uwagę
zwraca się na awaryjne wycieki ropy naftowej. Silne skaŜenie gleby olejem
napędowym zmienia warunki geotechniczne i powietrzno-wodne oraz jest
1
toksyczne dla roślin. Niesie równieŜ niebezpieczeństwo występowania w środowisku
substancji potencjalnie mutagennych i rakotwórczych.
Bioremediacja jest dogodną metodą usuwania ropopochodnych ze środowiska.
W
przypadku
skaŜeń
olejem
napędowym
hydrofobowa
natura
związków
petrochemicznych i ich słaba rozpuszczalność w wodzie powoduje znaczący spadek
transferu masy źródła węgla dostępnego dla komórek bakteryjnych, obniŜając jego
biodostępność. Mała rozpuszczalność produktów naftopochodnych ogranicza wzrost
mikroorganizmów i spowalnia tempo biodegradacji. Olej napędowy stanowi
mieszaninę tysięcy związków o zróŜnicowanej budowie, przez co konieczne jest
współdziałanie wielu rodzajów mikroorganizmów o uzupełniających się własnościach
metabolicznych
Zobowiązania wobec Unii Europejskiej obligują nas do ciągłego wzrostu
udziału energii odnawialnej i do 2020 r. Polska powinna osiągnąć poziom co najmniej
15% w finalnym zuŜyciu energii, a 20% w roku 2030, przy czym w 2020 r. udział
biopaliw w rynku paliw transportowych powinien wynieść 10%. Obecnie zawartość
biokomponentów w paliwach ciekłych wynosi 7,1%, w 2017 r. wyniesie 7,8% i w
2018 r. osiągnie poziom 8,5%.
A zatem zawartość biodiesla w oleju napędowym będzie się sukcesywnie
zwiększać, stając się alternatywą dla klasycznego oleju napędowego uzyskiwanego z
ropy naftowej. W skład biodiesla wchodzą monoalkilowe estry kwasów tłuszczowych,
których budowa czyni je znacznie bardziej podatnymi na biodegradację przez
mikroorganizmy niŜ węglowodory ropopochodne.
Do środowiska dostaje się ogromna ilość wszelkiego typu szkodliwych
zanieczyszczeń, które wpływają na nasze zdrowie i jakość Ŝycia. Dlatego rozwój
badań pozwalających śledzić zachowanie substancji ropopochodnych w złoŜonych
układach biodegradacyjnych, chociaŜ niełatwy, jest niezbędny do ich kontroli i
bioremediacji w róŜnych elementach środowiskach. Poruszony w pracy problem jest
zatem ciągle bardzo istotny i aktualny.
2
Ocena formalna
Praca doktorska mgr. inŜ. Piotra Lisieckiego jest oryginalnym i wyjątkowo
obszernym opracowaniem. Obejmuje 192 strony druku oraz aneks zawierający 97
stron. Zebrana literatura ujmuje aŜ 307 pozycji publikacyjnych z tematyki badań.
Struktura pracy jest właściwa dla rozpraw o charakterze eksperymentalnym.
Zawiera komplet rozdziałów obejmujących szeroki przegląd literaturowy dotyczący
aspektów biodegradacji biodiesla i oleju napędowego, cel pracy, charakterystykę
materiałów i metod badawczych, opis wyników badań i dyskusję, wnioski oraz
bibliografię. W pracy zacytowano aŜ 307 pozycji z światowego piśmiennictwa ściśle
związanego z tematyką przedstawionego opracowania. W większości jest to literatura
angielskojęzyczna obejmująca najbardziej aktualne badania związane z zagadnieniami
zawartymi w pracy. Geneza i cel pracy zostały jasno i precyzyjnie przedstawione, a
tytuł pracy dobrze odzwierciedla tematykę jaka została zawarta w przedstawionej do
recenzji dysertacji.
Ocena merytoryczna
Przedstawiona do oceny rozprawa doktorska dotyczy potencjalnego wpływu
biodiesla na biodegradację oleju napędowego i zdaniem Recenzenta cel ten został
osiągnięty.
W przeglądzie piśmiennictwa Autor przedstawił aktualny stan wiedzy na temat
sposobów otrzymywania biodiesla, scharakteryzowano potencjalne surowce do jego
produkcji, zalety i wady stosowania monoalkilowych estrów kwasów tłuszczowych do
napędu silników wysokopręŜnych oraz wielkość skali produkcji. Omówiono takŜe
środowiskowe aspekty stosowania biodiesla. Wskazano na ryzyko występowania
skaŜeń środowiska ropopochodnymi oraz biodieslem. Przedstawiono sposoby ich
usuwania, uwzględniono nieliczne prace dotyczące skaŜeń mieszaninami biodiesla z
olejem napędowym, w której to postaci paliwo to jest najczęściej stosowane.
UwaŜam, Ŝe opracowanie literaturowe jest bardzo dobrym wprowadzeniem do
części doświadczalnej i prezentuje wysoki poziom naukowy. Świadczy to o
3
znakomitym przygotowaniu teoretycznym Doktoranta w zakresie realizowanych zadań
badawczych.
W rozdziale „Metody badawcze” Pan mgr inŜ. Piotr Lisiecki przedstawił
stosowane
metody
badań
oraz
liczne
sposoby
przeprowadzania
testów
biodegradacyjnych, zarówno krótko (7 dni) jak i długookresowych (578 dni) w
zróŜnicowanych matrycach (układy wodne, piaskowe, glebowe) w warunkach
tlenowych, jak i układach z limitowanym dostępem tlenu. Doktorant posługiwał się
procedurami i metodami odpowiednimi do postawionych sobie zadań badawczych.
Metodyka badań zastosowana przez Autora jest niewątpliwie bardzo szeroka,
nowoczesna i zapewnia kompleksową analitykę pozwalającą śledzić bardzo złoŜone
zjawiska
związane
z
biodegradacją
ropopochodnych.
Rozdział
ten
został
przygotowany bardzo starannie, a wszystkie doświadczenia szczegółowo opisane.
Analizując tę część pracy Recenzentowi nasunęły się jednak drobne uwagi, które w
Ŝaden sposób nie umniejszają merytorycznej wartości zaprezentowanej pracy:
• nie zamieszczono w pracy pełnej charakterystyki gleby pobranej z parku,
• zauwaŜono brak badań dotyczących przeŜywalności stosowanego konsorcjum
po stosowaniu bioaugmentacji,
• nie stwierdzono badań respirometrycznych w trakcie hodowli w środowisku
wodnym.
Oceniając zakres wykonanych na tym etapie badań naleŜy podkreślić bardzo duŜą
liczbę poddanych analizie próbek, doskonałe opanowanie warsztatu analitycznego i
ogrom pracy włoŜony przez Doktoranta. W ramach pracy zastosowano techniki
spektrofotometryczne,
chromatograficzne
GC-FID
i
GCxGC/MS
oraz
respirometryczne (oparte na pomiarze ilości wydzielonego dwutlenku węgla).
Uzyskane wyniki wskazują na złoŜoną naturę prowadzonych badań. Nie mniej
Doktorantowi na podstawie swoich rezultatów badań udało się wyciągnąć szereg
ogólnych wniosków. Stosowane bakterie najwolniej rozkładały rozgałęzione alkany i
cykloalkany, co potwierdzają równieŜ inne badania na podobnej grupie związków.
Zaobserwowano preferowanie rozkładu biodiesla bardziej niŜ węglowodorów we
4
wszystkich zastosowanych układach. W przypadku wystąpienia skaŜenia środowiska
mieszaninami oleju napędowego i biodiesla, nie naleŜy spodziewać się usuwania
składników ropopochodnych przez mikroorganizmy szybciej niŜ w przypadku
skaŜenia olejem napędowym niezawierającym biodiesla.
W ostatnim rozdziale uzyskane rezultaty badań poddano wnikliwej konfrontacji
z często niejednoznacznymi wynikami badań zamieszczonymi w pracach innych
badaczy. Szczególną uwagę zwrócono na nieliczne doniesienia dotyczące wpływu
biodiesla na biodegradację oleju napędowego.
Część wyników badań została juŜ opublikowana w renomowanych czasopismach o
zasięgu międzynarodowym. Czy jest szansa na dalsze publikacje uzyskanych
rezultatów badań i jakich zagadnień mogą dotyczyć? Chciałbym równieŜ zapytać, jak
w świetle przeprowadzonych badań i przeprowadzonego przeglądu literaturowego
Doktorant postrzega przyszłość stosowania biodiesla jako paliwa?
Wnioski końcowe
Autor podjął się trudnego i bardzo ambitnego zadania badawczego. Na szczególną
uwagę zasługują następujące elementy pracy:
• jest to pierwsze tak wszechstronne określenie wpływu biodiesla na
biodegradację oleju napędowego w róŜnorodnych warunkach środowiskowych
i w długim przedziale czasowym,
• dobrze udokumentowano sposób wykonywania oznaczeń chromatograficznych,
• określono wpływ obecności biodiesla na zmiany w składzie konsorcjum
bakteryjnego,
• w części eksperymentów zastosowano komplementarne metody oceny
przebiegu
biodegradacji
(metoda
respirometryczna
oraz
oznaczanie
pozostałości źródła węgla),
• opracowano metodę frakcjonowania ekstraktu w celu osobnego oznaczania
nasyconych i nienasyconych składników oleju napędowego,
5
• rezultatem prowadzonych badań było 6 publikacji, z czego 5 w renomowanych
czasopismach z Listy Filadelfijskiej o bardzo wysokim sumarycznym
współczynniku oddziaływania przekraczającym 17 oraz 18 komunikatów
naukowych zaprezentowanych na konferencjach.
Cennym podsumowaniem przedstawionej mi do recenzji pracy byłoby przygotowanie
przeglądowej publikacji prezentującej środowiskowe aspekty stosowania biodiesla, do
czego gorąco zachęcam Doktoranta.
Przedstawiona do oceny praca Pana mgr. inŜ. Piotra Lisieckiego posiada
znaczące
elementy
nowości
naukowej,
w
pełni
odpowiada
stawianym
wymaganiom ustawy o stopniach naukowych i wnoszę do Rady Wydziału
Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej o dopuszczenie jej do dalszych
etapów przewodu doktorskiego.
Wniosek o wyróŜnienie rozprawy doktorskiej
Biorąc pod uwagę bardzo wysoki poziom naukowy ocenianej pracy, która jest
niezwykle obszernym, dobrze zaplanowanym i wykonanym studium naukowym,
świadczącym o duŜej dojrzałości Autora, jego dobrym przygotowaniu merytorycznym
i warsztatowym, zgłaszam wniosek o wyróŜnienie zaprezentowanej dysertacji
doktorskiej.
Dr hab. inŜ. Bogdan Wyrwas
6