Revista >> Iulie - August 2023 [Nr. 256] >> Cercetare & Invatamant superior

De la excelență în cercetare, la răspunsul la noile provocări societale: ChemNewDeal – un nou program Nucleu al ICECHIM

Dr. biochim. Mihaela Doni, Dr. habil. Radu Claudiu Fierascu

01 August 2023

Așa cum am arătat într-un articol anterior, programul Nucleu 2019-2022 (ChemErgent) a reprezentat o exemplificare a caracterului profund aplicativ al cercetărilor desfășurate în cadrul Institutului Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Chimie și Petrochimie - ICECHIM, constituind un exemplu de succes prin numărul și valoarea indicatorilor atinși. Plecând de la această premisă, institutul nostru a propus în cadrul competiției NUCLEU organizată de Ministerul Cercetării, Inovării și Digitalizării la finalul anului 2022 un nou program ambițios, sub numele Dezvoltare durabilă prin chimie avansată pentru o economie circulară – ChemNewDeal (https://icechim.ro/ro/institut/chemnewdeal/).

Scopul general al programului este de a contribui în mod sinergic cu alte tipuri de programe la atingerea obiectivelor ambițioase ale strategiilor și planurilor asumate la nivel național, în special prin concentrarea excelenței și realizarea unei mase critice de cercetători și competențe în domeniile de specializare inteligentă și creșterea capacității instituționale în domeniile în care INCDCP-ICECHIM are expertiză, pentru a răspunde cerințelor mediului economic și ale cetățenilor, societății în general. Programul ChemNewDeal (director program dr. biochim. Mihaela Doni) este structurat pe trei obiective și patru proiecte componente, astfel:
➤ Obiectiv 1. Dezvoltarea de tehnologii și materiale pentru protecția mediului, energie alternativă și adaptare la schimbări climatice: 1.1. Dezvoltarea de noi materiale pentru abordarea integrată a protecției resurselor de apă: de la detecție la depoluare – AquaMat; 1.2. Sistem integrat de soluții pentru eficientizarea celulelor fotovoltaice cu siliciu – SISFOTOCEL;
➤ Obiectiv 2. Exploatarea integrală, în cascadă, a resurselor regenerabile: 2.1. Platforme tehnologice modulare interconectabile pentru o conversie optimizată în bioproduse cerute de piață a fluxurilor laterale specifice bioeconomiei din România - InteGral;
➤ Obiectiv 3. Dezvoltarea de materiale compozite inteligente și bioinspirate pentru îmbunătățirea calității vieții: 3.1. Noi generații de materiale multifuncționale pe bază de biopolimeri din surse regenerabile – BIO-MATTERS.
Prin diversitatea temelor abordate, ICECHIM și-a propus nu numai să pună în valoare experiența resursei umane de excepție de care beneficiază, dar și să răspundă la provocările societale curente, fie că vorbim de poluarea mediului, eficientizarea surselor alternative de energie, valorificarea fluxurilor laterale din bioeconomie sau valorificarea resurselor regenerabile de biopolimeri.
Într-o primă etapă, în urma rezultatelor evaluării și prin alinierea la obiectivele strategice ale ICECHIM, au fost demarate două proiecte (AquaMat și InteGral), corespunzătoare primelor două obiective. În cele ce urmează vom prezenta pe scurt țintele asociate și progresul urmărit prin implementarea proiectului Dezvoltarea de noi materiale pentru abordarea integrată a protecției resurselor de apă: de la detecție la depoluare – AquaMat (director proiect dr. habil. Radu Claudiu Fierăscu).

Poluarea mediului reprezintă o amenințare importantă pentru ecosistemele naturale și sănătatea umană, dar și o provocare pentru lumea științifică. În ciuda efortului oamenilor de știință, efectele negative ale poluării apei tind să crească exponențial și să se extindă. Depoluarea apei poate fi realizată prin diverse procese, precum adsorbția, procese pe bază de membrane filtrante, procese oxidative, etc., fiecare tip de proces având propriile caracteristici, parametrii procesului fiind variați în funcție de natura poluantului, debitul de apă, concentrația poluantului țintă, ș.a.
Abordarea integrată propusă în cadrul proiectului component, plecând de la construcția unor sisteme bioanalitice miniaturizate foarte sensibile pentru screeningul rapid al prezenței poluanților în mediu, combinând avantajele proceselor de adsorbție cu cele ale proceselor de oxidare avansată și ale sistemelor membranare nanoporoase pentru purificarea avansată a surselor de apă, reduce dezavantajele specifice fiecărui tip de proces și va contribui atât la progresul științific, cât și la un important avans tehnologic, constituind o abordare absolut originală.

O parte integrantă a unei abordări holistice a protecției mediului o reprezintă continua dezvoltare de noi materiale și tehnologii atât pentru monitorizarea surselor de apă (în vederea detectării precoce a contaminanților), cât și pentru tratarea surselor de apă contaminate, pentru a le readuce în circuitul socio-economic la parametrii de calitate necesari. În acest context, scopul principal al proiectului este de a dezvolta o abordare integrată a monitorizării și tratării surselor de apă (potențial) contaminate, bazându-se pe experiența demonstrată a ICECHIM de a dezvolta noi materiale și tehnologii pentru protecția/remedierea surselor de apă.
Această abordare va fi materializată într-o tehnologie combinată de supraveghere și tratare a apelor de adâncime și de suprafață, adaptată unor diverse tipuri de surse de apă, componentele sistemului modular ce va fi realizat urmând a fi dezvoltate și optimizate pentru atingerea obiectivelor specifice ale proiectului.

Proiectul este gândit și implementat într-o formă matricială, fiecare obiectiv individual având drept coordonator un cercetător cu experiență, care va asigura implementarea cu succes a proiectului:
➤ O1. Dezvoltarea de (bio)senzori electrochimici miniaturizați pentru determinarea poluanților (Responsabil obiectiv dr. chim. Ana Maria Gurban);
➤ O2. Dezvoltarea de materiale compozite organic-anorganice destinate depoluării apelor încărcate cu contaminanți emergenți anorganici și organici prin adsorbție (dr. habil. Irina Fierăscu).
➤ O3. Dezvoltarea de materiale inovatoare de tip sol-gel depuse pe membrane pe bază de chitosan, cu potențial în decontaminarea apelor uzate (dr. ing. Teodor Sandu).
➤ O4. Dezvoltarea unor sisteme fotocatalitice de tip compozit cu heterojoncțiuni semiconductoare optimizate pentru operare la iluminare în sistem dual (artificial/natural) (dr. ing. Valentin Rădițoiu);
➤ O5. Dezvoltarea de noi sisteme de catalizatori necesari pentru ozonizarea catalitică a poluanților (dr. ing. Cristina Emanuela Enășcuță);
➤ O6. Selectarea și integrarea modulelor dezvoltate într-un sistem modular pentru tratarea resurselor de apă, adaptat diverselor tipuri de surse de apă (dr. habil. Radu Claudiu Fierăscu).

În final, prin atingerea obiectivului 6 al proiectului, vor fi definite modulele individuale ale tehnologiei (corespunzătoare obiectivelor O1-O5), precum și posibilitățile de integrare a modulelor în sisteme modulare adaptate și dedicate diferitelor surse de poluare (provenită din industriile farma, HORECA, ape reziduale din agricultură, alte tipuri de ape reziduale industriale).

Proiectul AquaMat, având o valoare estimată de 30.718.973,32 lei, va fi implementat în perioada 2023-2026, implicând o resursă umană de peste 80 de cercetători și personal auxiliar, iar rezultatele estimate pot fi prezentate pe scurt astfel:
➤ 15 documentații, studii;
➤ 17 cereri de brevete de invenție;
➤ 61 tehnologii, procedee, rețete, formule, metode și altele asemenea;
➤ 28 obiecte fizice și produse;
➤ 60 de articole;
➤ 105 comunicări științifice;
➤ 10 Stagii cercetare interne/externe;
➤ 10 Teze doctorat;
➤ 30 propuneri proiecte

Abordarea integrată, de la monitorizare până la dezvoltarea de nanomateriale și noi tehnologii, prezintă atât potențial pentru dezvoltarea cunoașterii, cât și impact economic, într-o Uniune Europeană în care se pune un accent deosebit pe îmbunătățiri substanțiale în domeniul eco-inovării și activității de protecție a resurselor de apă.

AquaMat va servi și ca punct de plecare pentru a crea un consorțiu multidisciplinar și multisectorial la nivel înalt, cu expertiză de ultimă oră în domeniul materialelor funcționale (inclusiv polimeri și nanomateriale), în știința mediului și în inginerie. În ceea ce privește aplicațiile tehnologice ale produselor și tehnologiilor dezvoltate în cadrul proiectului, acestea vor fi reprezentate de dezvoltarea (nano)materialelor cu proprietăți adsorbante/ (foto)catalitice/membranare sau cu aplicații în realizarea de (bio)senzori electrochimici miniaturizați. Ulterior implementării proiectului, tehnologiile dezvoltate vor fi ridicate la scară până la producția industrială, pentru a fi utilizate în sistemele de monitorizare/purificare a apei, pe baza unor proiecte de transfer tehnologic, la cererea operatorilor economici interesați și/sau prin intermediul unor linii de finanțare dedicate.

Cel mai important beneficiar, în opinia noastră, al implementării proiectului este reprezentat de cetățeni și de societate în general. Investiția în modalități de îmbunătățire a mediului printr-o varietate de tehnologii noi este nu doar logică, ci o condiție esențială pentru supraviețuirea pe termen mediu și lung. Apa pură și curată este vitală pentru sănătatea oamenilor și pentru bunăstarea acestora, precum și pentru ecosistemele naturale; prin urmare, protejarea calității apei reprezintă un element-cheie al politicii europene de mediu. Acțiunile de diseminare a AquaMat, adresate în mod special pentru a construi un canal de comunicare între comunitatea științifică și societate, vor avea un impact pe termen lung prin crearea unui impuls general în comunitatea științifică pentru deschiderea către societate. Impactul acțiunilor de diseminare a AquaMat va conduce la construirea unei noi imagini a științei în viața cotidiană și la îmbunătățirea vizibilității întregului sistem național de CDI.