Docent Tomáš Bystroň je součástí týmu, který získal od Grantové agentury České republiky (GAČR) a americké National Science Foundation (NSF) podporu na mezinárodní projekt Studium nanostrukturních elektrod pro selektivní recyklaci homogenních katalyzátorů. Přečtěte si, jak tento projekt ušetří životní prostředí i finance firmám v průmyslu.
O čem je váš projekt?
Projekt se zaměřuje na separaci homogenních katalyzátorů z roztoku. Homogenní katalyzátory se hojně používají v průmyslu pro katalýzu řady významných reakcí ve velkých objemech. Katalyzátor je většinou na bázi drahého kovu, jako je například ruthenium, platina, iridium nebo palladium. Jakmile katalyzátor vyteče v roztoku (v proudu rozpouštědla) ze systému, bývá problém jej zrecyklovat v původní a znovu použitelné formě. Náš projekt by toto měl vyřešit. Řešení je založeno na využití redoxních polymerních filmů. Ty obsahují metallocenové jednotky, které jsme schopni elektrochemicky naoxidovat a udělat z nich kationty. Pokud je homogenní katalyzátor ve formě aniontu, tyto filmy jej dokážou z roztoku zachytit. Když poté v jiném prostředí film zredukujeme, katalyzátor je uvolněn zpět v původní formě a je okamžitě znovu použitelný.
Kdy projekt začal a na jak dlouho je naplánován?
Začal začátkem října 2024, jako většina GAČR projektů je plánován na tři roky.
Kdo na něm pracuje?
Hlavním řešitelem je doktor Roman Kodým, součástí týmu jsem pak já a profesor Karel Bouzek. Za americkou stranu na projektu pracuje vědecká skupina profesora Su z University of Illinois Urbana-Champaign.
Jaká je role vaše a jaká skupiny v Americe?
Naším úkolem je lépe pochopit, jak dané redoxní filmy fungují – jak se v nich šíří náboj, jak rychle se ionty do filmů zabudovávají a další vlastnosti, které zkoumáme experimentálně. Na základě zjištěných skutečností by měl být vyvinut a ověřen matematický model, který bude chování systému popisovat. S jeho pomocí pak budeme navrhovat zařízení, které by bylo využitelné ve větším měřítku pro průmyslovou aplikaci.
Americká strana tento princip vymyslela, polymerní filmy syntetizují a již řadu let studují jejich chování a vlastnosti.
Proč si americká vědecká skupina vybrala právě vás?
Poprvé jsme se potkali před pár lety na konferenci. Když jsme se potkali na další, dali jsme se do řeči trochu více. Naší silnou stránkou je, že jsme schopni výsledky elektrochemických experimentů kombinovat s matematickým modelováním. Já se zaměřuji především na experimentální část, kolega Roman Kodým na matematické modelování.
Jaké jsou aplikace a jaký bude dopad, pokud vše půjde podle plánu?
Omezíme spotřebu katalyzátorů, tedy drahých kovů. Dopad bude jak environmentální, tak i finanční. Pokud bude tento postup úspěšný, mohlo by to přinést revoluci v oblasti homogenní katalýzy.
Kde konkrétně se tyto typy katalyzátorů v praxi využívají?
Homogenní katalyzátory jsou ve velké míře používány v organické technologii. Využívá je například řada petrochemických procesů, hydroformylace, karbonylace nebo hydrogenace.
Jak často se stává, že v ČR někdo získá mezinárodní podporu na takové úrovni a proč si myslíte, že zrovna váš projekt ji získal?
Myslím, že jde o zajímavý projekt s velkým potenciálem. Kromě konkrétních průmyslových aplikací je přínosný také svým fundamentálním přínosem vědě, protože by měl umožnit lépe porozumět procesům, které v systému probíhají. Možnost selektivně vychytávat pouze vybrané druhy katalyzátorů z vícesložkového systému je mimořádně zajímavá.
Standardních GAČR projektů je ročně několik set, bilaterálních jsou desítky, ale těch s Amerikou jsou pouze jednotky. Nejdůležitější je, aby si týmy rozuměly nejen profesně, ale také lidsky. Taková spolupráce je především o důvěře. Pokud si partneři nerozumí, spolupráce nemá smysl.
Co vás motivovalo k této studii?
Mě osobně nejvíce motivuje zvědavost. Jednoduše mě zajímá, jak věci fungují a je super mít možnost na to přicházet. To je to, co mě na této práci baví.
Čemu se ještě věnujete v rámci svých výzkumných aktivit?
V týmu se zabýváme především vodíkovými technologiemi. Osobně se zaměřuji zejména na kyselou elektrolýzu vody, což je v principu jednoduchá, ale v současné době stále příliš drahá metoda výroby vodíku. Dále se věnuji elektrochemické syntéze, pomocí níž lze velmi snadno (pokud se ví jak) připravovat zajímavé molekuly.
Co máte v plánu do budoucna a čeho byste chtěl jednou dosáhnout?
Nemám jeden konkrétní cíl. Do budoucna bych chtěl i nadále pracovat na projektech, které mají vědecký potenciál, baví mě a naplňují. To je moje největší ambice. Vše ostatní už přijde samo.