„Megragadtam az utolsó lehetőséget az Induló Lendület Programra”

Közös műegyetemi-akadémiai Lendület kutatócsoportot alapíthat Toldy Andrea, aki kutatótársaival újszerű, újrahasznosítható és fenntartható polimerek megalkotására vállalkozik.

„Nagy öröm és egyben óriási lehetőség, hogy az Akadémia szakmai elismertsége és több éves támogatása mellett dolgozhatunk munkatársaimmal a fenntartható polimerek fejlesztésén” – fogalmazott Toldy Andrea vegyészmérnök kutató, a BME Gépészmérnöki Kar (BME GPK) Polimertechnika Tanszékének egyetemi tanára, Gábor Dénes-díjas kutatónő, aki elnyerte a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) Lendület Programjának támogatását. A vezetésével induló szakmai társulat az „MTA-BME Lendület Fenntartható polimerek kutatócsoport” nevet kapta, a létrehozására beadott és elfogadott kutatási terv címe: „Tervezetten fenntartható szerkezeti és funkcionális polimerek”.

„Egy új terület felfedezésére vállalkoztunk, éppen ezért a kutatási terv összeállításához és a megvalósíthatóság biztosításához előkísérletekre volt szükség. Az aktív pályázati időszakra már annyi előzetes eredményünk gyűlt össze, amelyek alapján a kollégákkal meg tudtuk határozni a főbb kutatási irányokat és a közeljövőre tervezett kísérleteket. Fontos motiváló volt az is, hogy a gyermekek után járó korkedvezménynek köszönhetően az idei évben pályázhattam utoljára a Lendület I ’Induló’ kategória felhívására” – osztotta meg a pályázás körülményeiről Toldy Andrea.

A műegyetemi vegyészmérnök kutatónő és társai fenntartható polimerek felfedezésére és megismerésére vállalkoztak. „A körforgásos gazdasági szemlélet ma már nemcsak a kész termékek újrahasznosítására értendő, hanem a teljes gyártási folyamatot újra kell gondolni ahhoz, hogy így eleve elkerüljük, vagy pedig az életciklus meghosszabbításával késleltessük a hulladékok keletkezését” – árulta el a mögöttes célokról a Lendület Program nyertese. Toldy Andrea és kutatótársai a különböző típusú polimerek esetében kutatják a körkörös életciklus megvalósítását célzó megoldásokat a gyártás során történő alapanyagválasztástól a használat közbeni állapotfelügyeleten és javításon át egészen az értéknövelt újrahasznosításig, továbbá az életciklus végén történő funkcionális újratervezésig.

„A jelenleg ismert és rendelkezésre álló ipari újrahasznosítási módszerekkel a polimerek és erősítőszálak eredeti minőségben történő visszanyerése nem lehetséges. Erre szeretnénk megoldást találni. A következő öt évben a lendületes kutatócsoportban célunk, hogy nagy teljesítményű, tervezetten újrahasznosítható szálerősítésű kompozitokat fejlesszünk ki olyan innovatív anyagokból, amelyek lehetővé teszik a polimerek, szálak és adalékok jó minőségben történő újrahasznosítását, hozzájárulva a körkörös gazdasághoz” – prognosztizálta a kitűzött célokról Toldy Andrea.

Toldy Andrea a kutatócsoport tagjaival a JEC World kompozitipari szakkiállításon 2023 áprilisában, Párizsban

A kutatott téma aktualitása kapcsán elárulta, hogy 2011-ben a francia Ludwik Leibler és kutatócsoportja létrehozta a polimerek egy új anyagcsaládját, az ún. vitrimereket, amelyek különlegessége, hogy az ún. üvegesedési átmeneti hőmérséklet alatt úgy viselkednek, mint a térhálós rendszerek. Ám a már ismert előnyös tulajdonságok mellett az ún. „vitrimer átmeneti hőmérséklet” felett a vitrimerek a hőre lágyuló műanyagokhoz hasonlóan újra feldolgozhatók vagy újrahasznosíthatók. A felfedezés több szakember érdeklődését felkeltette: számos kutató vágott bele dinamikusan átrendeződő kötéseket tartalmazó polimerek vizsgálatába, és az elmúlt 1-2 évben odáig jutottak ezek a kutatások, hogy már valós alkalmazásokban is elképzelhető a felhasználásuk. Előtte azonban még sok olyan nyitott kérdést szükséges tisztázni, amelyekkel Toldy Andrea és kutatócsapata is foglalkozik majd a közeljövőben.

Gyakorlati és ipari felhasználói oldalról komoly potenciállal és jelentőségekkel kecsegtet az a szakterület és vizsgált anyagtípus, amelynek alaposabb megismerésére vállalkozott Toldy Andrea. Kutatott témája hátteréről elárulta, hogy már régóta ismert az újrahasznosítást, az öngyógyulást vagy akár az alakemlékező tulajdonságot is lehetővé tevő dinamikusan átrendeződő kötések kémiai jelensége, ám a vizsgálatokban gazdag kutatási eredmények csak most értek meg annyira, hogy polimerekben is alkalmazzák ezeket a módszereket. A térhálós polimereket és kompozitjaikat jellemzően tartós, akár 20-30 éves időtartamú felhasználásra tervezik (többek között repülőgépalkatrészek vagy szélkerekek alapanyagaként), ám az életciklusuk végén meg kell oldani ezen értékes anyagok újrahasznosításának kérdését is. Ezek az anyagok jelenleg részben hulladéklerakókba kerülnek, vagy pedig égetéssel hasznosítják a polimerek energiáját. Égetés szempontjából különlegesnek számítanak a szénszálas kompozitok, amelyeknél pirolitikus módszerrel nyerik vissza az értékes szénszálakat. Ám fontos megjegyezni, hogy bár a célhoz adott egy már ismert technológia, a polimerek pirolíziséhez szükséges nagy hőmérsékleten a szénszálak is sérülnek. Toldy Andrea szerint az új és innovatív polimer-mátrixok alkalmazásával egyszerűbbé válhat a nagyteljesítményű polimer kompozitok újrahasznosítása.

A friss kutatócsoport a következő öt évben kompozit szerkezetek állapotfelügyeletével, tönkremenetelük minél pontosabb előrejelzésével és javításukkal kapcsolatos vizsgálatokat is végez majd. Céljuk, hogy következtetéseikkel is hozzájáruljanak a nagyteljesítményű szerkezeti anyagok életciklusának meghosszabbításához.

Toldy Andrea részt vett a European Meeting on Fire Retardant Polymeric Materials (FRPM23) konferencián 2023 júniusában Dübendorfban, Svájcban

Toldy Andrea várakozással és örömmel tekint a közeljövőbe, nagy lehetőségeket lát a formálódó szakmai közösségben és a tervezett tudományos feladatokban. „Személyes célom valósulhat meg a saját kutatócsoport létrehozásával és koordinálásával, amely kiváló lehetőség arra is, hogy közös munkába fogjunk a tehetséges és fiatal kutatótársaimmal. Remélem, hogy az elkövetkezendő öt évben olyan kiemelkedő tudományos sikereket érünk el, amelyek gyorsan hasznosulnak a gyakorlatban, és elősegítik az új polimer anyagcsalád minél szélesebb körű elterjedését” – zárta a bme.hu-nak adott interjút az MTA Lendület Program egyik idei műegyetemi kiválasztottja.

TZS-KJ

Fotók forrása: Toldy Andrea, bme.hu