Revista >> Septembrie 2022 [Nr. 247] >> Cercetare & Invatamant superior

Cataliza, direcție de cercetare cu potențial crescut în cadrul INCDFM

Redactia

21 Septembrie 2022

Cercetarea în domeniul catalizei – din ce în ce mai important și indispensabil pentru funcționarea economiei globale - necesită existența unor echipe de cercetare complexe, formate din specialiști ce provin din domenii foarte diverse. Institutul Național de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica Materialelor (INCDFM) a reușit în ultimii ani să formeze o echipă interdisciplinară valoroasă în cadrul Grupului de Materiale Catalitice și Cataliză, care începe să se afirme prin rezultatele promițătoare înregistrate în proiectele de cercetare derulate.

Un domeniu vital pentru economia mondială
Cataliza permite transformarea materiile prime în substanțe chimice valoroase într-un mod economic, eficient și ecologic. Catalizatorii au numeroase aplicații industriale în domeniul chimiei, alimentar, farmaceutic, auto și industria petrochimică. La momentul actual, se estimează că aproximativ 90% din toate procesele chimice realizate la nivel mondial utilizează catalizatori, iar odată cu apariția de noi domenii emergente precum celulele de combustie, chimia verde, nanotehnologie și biorafinare/biotehnologie, acest procentaj de utilizare va crește vertiginos în viitorul apropiat.
În acest context, este de la sine înțeles cât de importantă este cataliza la nivel internațional, iar pe plan național, prin raportare la Strategia Națională de Cercetare, Inovare și Specializare Inteligentă 2021-2027, domeniul catalizei este conectat în România la toate cele patru obiective generale: Dezvoltarea sistemului de cercetare, Susținerea ecosistemelor de inovare asociate specializărilor inteligente, Mobilizare către inovare și Colaborare europeană și internațională.
Totodată, având în vedere gama variată de aplicații în care cataliza este implicată, putem afirma cu certitudine că domeniul catalizei este poate cel mai interdisciplinar domeniu de cercetare existent în acest moment, necesitând cooperarea între chimiști și fizicieni, între cercetătorii în știința suprafețelor și inginerii chimiști, între teoreticieni și experimentaliști, precum și alți cercetători implicați în sinteza și caracterizarea materialelor catalitice.

Un grup de cercetare pe un curs ascendent
Aflat la început de drum, grupul de Materiale Catalitice și Cataliză este, în acest moment, format din 8 cercetători, din care doi C.S. I (dr. habil. Mihaela Florea, dr. Florentina Neațu), un C.S. II (dr, Ștefan Neațu), un C.S. III (dr. Mihaela M. Trandafir), un C.S. (dr. Anca G. Mirea) și trei A.C.S. (doctorand Iuliana M. Chirică, dr. Toton Haldar și dr. Mahesh Nair). Deși concretizat oficial în anul 2021, „germenii de cristalizare” ai grupului au apărut încă din anul 2017, odată cu sosirea în cadrul INCDFM a dr. habil. Mihaela Florea, actualmente conducătorul grupului, și a dr. Florentina Neațu.

Unul dintre pilonii principali ai filozofiei grupului a fost, este și va fi menținerea și dezvoltarea de noi direcții de cercetare în acord cu strategia de dezvoltare a institutului, membrii acestuia având abilitatea de a sesiza oportunitățile ce se pot naște în urma unor colaborări, coroborate cu ideile noi apărute în sfera științifică a domeniul catalizei.

Astfel, este de menționat existența unor colaborări fructuoase cu grupurile deja existente în INCDFM care se ocupă de dezvoltarea de celule solare (preparare și caracterizare utilizând tehnicile în care membrii grupului dețin expertiză), senzori pentru diverse gaze, electrochimie, materiale feroelectrice (sinteza și caracterizarea de materiale) și hipertermie. În aceeași măsură, membrii seniori dețin deja o rețea de colaboratori recunoscuți pe plan internațional, cum ar fi: prof. Michel Barsoum (Drexel University, SUA), prof. Jeroen van Bookhoven (ETH Zurich, Elveția), prof. Fabrizio Cavani (Universitatea din Bologna, Italia), dr. Andras Tompos (director al Institute of Materials and Environmental Chemistry, Renewable Energy Research, Budapesta, Ungaria), dr. Patrick Gelin (IRCELyon, Franța), dr. Antonio Chapparo (CIEMAT, Spania). Diseminarea rezultatelor cercetărilor științifice ale membrilor grupului în ultimii 4 ani s-a concretizat prin publicarea a peste 40 de articole în reviste ISI, printre care amintim câteva reviste unde articolele au ca autori corespondenți/autori principali membrii grupului: Appl. Catal. B, 2019 (IF–16.683), ACS Catalysis, 2020 (IF–12.53), ACS Appl. Mater. & Interf. 2020 (I.F–8.758), J. Mater. Chem. A. (IF–12.732), precum și 3 cereri de brevete naționale OSIM.

Pe plan național, membrii seniori mențin contacte strânse cu societăți comerciale prin intermediul proiectelor de transfer tehnologic. Subiecte fierbinți privind dezvoltarea de materiale catalitice pentru diverse aplicații, cum ar fi producerea de H2 din apă sau dezvoltarea de celule de combustie pe bază de etanol sunt abordate în cadrul acestor colaborări.

O importantă preocupare a grupului este aceea de a atrage și integra tinerii absolvenți sau studenții din anii terminali în domeniul catalizei, ghidându-le primii pași în descoperirea proprietăților și aplicațiilor materialelor catalitice, dezvoltându-le abilitățile practice, trezindu-le curiozitatea pentru cunoaștere și dorința de a face cercetare. În acest sens, grupul a fost implicat activ în promovarea catalizei, și nu numai, prin programe de conștientizare a științei la nivel național în licee, asigurându-se că domeniul chimiei în general, dar și cataliza în mod special, va rămâne pe mâini bune (CHEMPOET, CHIMIA 360).

Focus pe clasa de materiale 2D de tip MXene, atractivă precum grafenele
De la sosirea în INCDFM, membrii seniori ai grupului au reușit să câștige 11 proiecte în cadrul competițiilor naționale și internaționale (2 proiecte PCE, 2 proiecte PTE, 1 proiect ERC-like, 1 proiect PED, 1 proiect M-ERANET, 3 proiecte TE și 1 proiect PD) cu un buget total de aproximativ 1 milion de euro. De asemenea, membrii grupului au depus proiecte la competiții internaționale (2 proiecte ERC Consolidator, 2 proiecte ERC Starting Grant, 2 proiecte M-ERANET și 1 proiect Marie Skłodowska-Curie IF) și au participat activ la implementarea altor proiecte ale INCDFM: 2 proiecte POC, 2 proiecte PCCDI, 1 proiect SEE cu Norvegia și 1 proiect CERN. Bugetul proiectelor câștigate a asigurat dotarea și mobilarea laboratoarelor destinate sintezelor, caracterizării materialelor, precum și aplicarea acestora în diverse reacții catalitice.

Cu toate că există o varietate mare de procese chimice la care se pot aplica materialele catalitice dezvoltate de grupul de Materiale Catalitice și Cataliză, în cadrul proiectelor câștigate recent, numitorul comun al acestora este utilizarea drept catalizatori a materialelor de tip carburi-nitruri-boruri numite faze MAX și corespondenții lor 2D, MXene.