Novákné Czégény Zsuzsanna az MTA TTK Anyag- és Környezetkémiai Intézetében a Megújuló Energia Kutatócsoport tudományos főmunkatársa, szakterülete a hőbomlási folyamatok megismerése, a pirolízis. Vezető- és társkutatóként számos támogatott projekt résztvevője.

Novákné Czégény Zsuzsanna

A laboratóriumunkban főképp biomassza-anyagok és műanyagok hőkezelés vagy hőbontás útján történő újrahasznosításával kapcsolatos témákon dolgozunk. A biomasszát és a műanyagokat is polimerek alkotják, olyan óriásmolekulák (makromolekulák), melyek szerkezetében azonos vagy különböző atomcsoportok ismétlődnek. A műanyagok hosszú láncú, változatos, de elsősorban szénláncokból álló mesterséges anyagok. Biomasszának nevezzük az élő szervezetek által előállított szerves anyag összességét. Túlnyomórészt ezek is makromolekákból állnak: ilyen például a fa esetében a cellulóz, a lignin; a bőr esetében a fehérje.
A polimereket inert atmoszférában, oxigénmentes közegben jellemzően 400–500 Celsius-fok között bonthatjuk, amit pirolízisnek hívunk. Pirolíziskor a polimerlánc elszakad és kisebb méretű molekulák képződnek. Részben gáztermék keletkezik, részben olaj, és valamennyi szilárd anyag is visszamarad. Ennek a három terméknek az aránya függ a kiindulási anyagtól, a bontás körülményeitől, de mindhárom termék hasznos lehet attól függően, hogy mi a célunk a későbbi felhasználás során.

A műanyag hulladékok újrahasznosítása nagyon fontos, mert egyre több műanyagot használunk, ezek jellemzően kőolaj-alapú termékek és a környezetben nem bomlanak le..A műanyagok hőbontásával kaphatunk olyan olajat, ami visszavezethető a kőolaj-finomítás folyamatába. Így csökken a felhasználandó kőolaj mennyisége, és a szén-dioxid-háztartás szempontjából is kedvező hatást érünk el.

Célunk, hogy megkeressük azt a hőbontási hőmérsékletet, ahol a termékelegy összetétele a lehető legoptimálisabb, amihez hozzátartozik, hogy törekszünk a káros anyagok mennyiségének csökkentésére is. Bizonyos katalizátorok használatával nemcsak az összetételt módosíthatjuk, hanem a hőbontás hőmérsékletét is csökkenthetjük, emiatt csökken a pirolízis energiaszükséglete, ami mindenképpen pozitív eredmény.

A biomassza-anyagok hatékony hasznosítása is csökkenti a fosszilis tüzelőanyagok felhasználását, ezáltal mérsékli a szén-dioxid-kibocsátást. A növények a környezetből vonják el a felépítésükhöz szükséges szén-dioxidot. A biomassza-anyagok elégetésével végül is az a szén-dioxid kerül vissza a környezetbe, amit a növények onnan felhasználtak.

Különböző hőmérsékleteken előkezelt, jellegzetes magyarországi biomassza-minták

A biomasszát alacsonyabb hőmérsékleten is kezelhetjük. Ezt a folyamatot angolul „torrefaction”-nek hívják, ami jellemzően 200–300 Celsius-fok közötti hőkezelést jelent inert atmoszférában. Ilyenkor a fa, illetve a különböző biomassza-anyagok nedvességtartalma és illóanyagtartalmának egy része eltávozik a mintából, részben degradálódik, és végül enyhén szenesedett, nagyobb fajlagosenergia-tartalmú anyagot kapunk, ami ellenállóbb a biodegradációval szemben. Ez részben annak köszönhető, hogy a hőkezelés során a rothasztó hatású gombák elpusztulnak, részben annak, hogy a félig-meddig elszenesedett biomassza hidrofóbbá (víztaszítóvá) válik. Ugyanakkor csökken az anyag térfogata, tömege, ezért könnyebben szállítható, tárolható és őrölhető, így a szállítása és a kezelése olcsóbbá válik. A különböző típusú biomasszákból viszonylag egységes terméket kapunk, ami szintén előnyös a felhasználás szempontjából.

Nemrégiben jelent meg egy tanulmányuk, amelyben nem hulladékok bontásáról, hanem mesterségesen öregített és természetes bőrök elemzéséről számolnak be.

A bukaresti Textil és Bőr Kutatóintézettel együttműködésben valósult meg ez a projekt. Célunk volt, hogy mesterséges körülmények között öregített, friss bőrön idézzünk elő olyan degradációt, amely hasonlít a természetes módon öregedő bőr bomlására. A minták Bukarestben készültek, mi pedig analitikai vizsgálatainkkal járultunk hozzá a közös munkához. A minták készítésekor olyan cserzőanyagokat használtak, amilyenekkel feltételezhetően régen is dolgoztak a bőr kikészítése során. Az enyhe lúgos előkezelés hasonlóan változtatta meg a bőrt, mint a természetes öregedés, de a bomlástermékekből azért felismerhető, hogy természetes vagy mesterségesen öregedő bőrrel van-e dolgunk. A kutatás egyik érdekes eredménye, hogy a bőr öregedésekor a fehérjeláncok elsődleges szerkezete lényegében nem változik, hanem az a cserzőanyag bomlik el több száz év alatt, amivel a bőrt kikészítették.

2016. június