Z bioodpadów do nowoczesnych biosensorów. Studenci z Gdańska pracują nad technologiami przyszłości
Czy z odpadów organicznych można stworzyć materiały wykorzystywane w diagnostyce lub monitorowaniu środowiska? A czy wykrywanie mikroorganizmów może kiedyś odbywać się przy użyciu niewielkiego, przenośnego urządzenia zamiast laboratoryjnej aparatury? Studenci i doktoranci z koła naukowego RedOx działającego na Politechnice Gdańskiej pokazują, że takie scenariusze przestają być wizją przyszłości.
Młodzi naukowcy realizują obecnie dwa projekty badawcze finansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Związek Uczelni w Gdańsku im. Daniela Fahrenheita. Ich wspólnym mianownikiem jest elektrochemia nowej generacji – dziedzina łącząca inżynierię materiałową, biotechnologię i technologie środowiskowe.
Elektrochemia w służbie gospodarki obiegu zamkniętego
Współczesna elektrochemia coraz częściej wychodzi poza klasyczne laboratoria energetyczne czy przemysłowe. Jak podkreśla prof. Jacek Ryl, opiekun koła RedOx, kluczową rolę zaczyna odgrywać projektowanie materiałów funkcjonalnych w skali nanometrycznej. To właśnie na tym poziomie można znacząco poprawić ich przewodnictwo, trwałość czy aktywność katalityczną.
Studenci skupiają się przy tym nie tylko na efektywności technologicznej, ale także na ograniczaniu wpływu przemysłu na środowisko. Ich projekty wpisują się w założenia gospodarki obiegu zamkniętego – zakładają odzysk surowców, ponowne wykorzystanie odpadów oraz zmniejszenie energochłonności procesów technologicznych.
Efekt? Próba rozwiązania realnych problemów inżynierskich przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia zasobów naturalnych.
Bioodpady jako źródło zaawansowanych materiałów
Jednym z realizowanych przedsięwzięć jest projekt UP-S! – „Elektrochemia 5.0: Odzysk surowców i zaawansowane technologie addytywne dla zastosowań w biosensoryce”.
Jego założenie może brzmieć zaskakująco: bioodpady mają zostać przekształcone w nowoczesne nanomateriały węglowe. Dzięki odpowiednim procesom upcyklingu powstają materiały o wysokiej przewodności elektrycznej i właściwościach katalitycznych, które mogą znaleźć zastosowanie m.in. w biosensorach elektrochemicznych.
Kolejnym krokiem jest integracja tych materiałów z elektrodami oraz strukturami czujników tworzonych przy użyciu druku 3D. Takie podejście pozwala nie tylko ograniczyć koszty produkcji, lecz także projektować urządzenia dopasowane do konkretnych zastosowań – od monitorowania zanieczyszczeń środowiskowych po narzędzia wspierające diagnostykę zdrowotną.
W praktyce oznacza to próbę zamknięcia obiegu: odpady stają się surowcem dla technologii służących ochronie środowiska i zdrowia publicznego.
Kieszonkowe laboratorium do wykrywania mikroorganizmów
Drugi projekt – BIO-SKAN – koncentruje się na zupełnie innym, ale równie istotnym wyzwaniu: szybkim wykrywaniu mikroorganizmów. Pod kierownictwem dr. inż. Mateusza Cieślika, we współpracy z kołem naukowym Bakterioza z Uniwersytetu Gdańskiego, powstaje prototyp przenośnego urządzenia elektrochemicznego umożliwiającego analizę wzrostu mikroorganizmów w czasie rzeczywistym.
Sercem systemu jest miniaturowa komora pomiarowa pozwalająca ocenić objętość oraz dynamikę namnażania drobnoustrojów. Działanie urządzenia zostanie zweryfikowane przy użyciu klasycznych metod mikrobiologicznych, co ma potwierdzić jego wiarygodność.
Jeśli technologia okaże się skuteczna, podobne rozwiązania mogłyby w przyszłości znaleźć zastosowanie m.in. w:
- kontroli jakości żywności,
- monitoringu wody,
- diagnostyce medycznej,
- badaniach środowiskowych prowadzonych poza laboratorium.
Projekt zdobył II miejsce w konkursie „Mistrzowie Współpracy Fahrenheita”.
Studencka nauka na światowym poziomie
Międzywydziałowe koło naukowe RedOx skupia studentów i doktorantów zainteresowanych elektrochemią, fotochemią, katalizą oraz nowoczesnymi materiałami funkcjonalnymi. Szczególny nacisk kładzie na wykorzystanie technologii druku 3D w projektowaniu systemów elektrochemicznych.
Co istotne, RedOx jako pierwsze studenckie koło naukowe z Polski zostało afiliowane przy The Electrochemical Society (ECS) – jednej z najważniejszych międzynarodowych organizacji zrzeszających badaczy zajmujących się elektrochemią, materiałami funkcjonalnymi, ogniwami paliwowymi i półprzewodnikami.
To sygnał, że innowacje rozwijane przez studentów nie są jedynie akademickim eksperymentem, lecz wpisują się w globalny kierunek rozwoju technologii materiałowych i diagnostycznych.
