„Działalność Instytutu dotyczy szeroko rozumianej katalizy oraz chemii fizycznej…”

Mariusz Blimel: Jakie były początki Instytut?
Prof. dr hab. Małgorzata Witko, Dyrektor Instytutu:

Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN (IKiFP PAN) został ustanowiony dzięki inicjatywie profesora Jerzego Habera w 1968 roku jako Zakład Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN. Początkowo posiadaliśmy Radę Naukową połączoną z Instytutem Chemii Fizycznej PAN. Dyrektorem w latach 1968-2002 był prof. dr hab. Jerzy Haber. Od 1978 mocą zarządzenia Rady Ministrów istniejemy jako niezależny instytut z własną Radą Naukową. Od 1990 roku posiadamy prawo nadawania stopnia doktora z chemii fizycznej, a od 2000 roku prawa habilitacyjne. Warto dodać, iż Instytut wchodzi w skład Krakowskiego Konsorcjum Naukowego im. Mariana Smoluchowskiego „Materia – Energia – Przyszłość”, które od 2012 roku posiada status Krajowego Naukowego Ośrodka Wiodącego (KNOW).

Od 1999 roku, razem z Wydziałem Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej i Wydziałem Chemicznym Politechniki Rzeszowskiej prowadzimy Studium Doktoranckie. Dodatkowo w ramach współpracy z Uniwersytetem Jagiellońskim w laboratoriach Instytutu studenci Wydziału Chemii UJ prowadzoną badania magisterskie pod opieką pracowników naukowych IKiFP PAN z zakresu chemii i ochrony środowiska.

M.B. Jak kształtowała się liczba pracowników w Instytucie?

M.W.: W momencie założenia Instytut zatrudniał 28 osób – w roku 2003 zatrudnionych było już 92 pracowników, w tym 42 pracowników naukowych i 15 profesorów i docentów specjalizujących się w różnorodnych aspektach katalizy, chemii powierzchni i koloidów. Obecnie w Instytucie jest zatrudnionych ponad 100 pracowników, z czego 2/3 stanowi personel badawczy, w tym 18 profesorów. W badaniach uczestniczy również ponad 20 doktorantów i wielu magistrantów. W Instytucie funkcjonuje 14 niezależnych grup badawczych i trzy samodzielne laboratoria, które zapewniają usługi pomiarowe dla całej społeczności naukowej: Laboratorium Powierzchni i Nanostruktur,  Międzyinstytutowe Laboratorium Biotechnologii i Katalizy Enzymatycznej (MLBKE), oraz Krajowe Centrum Nanostruktur Magnetycznych do Zastosowań w Elektronice Spinowej (SPINLAB).

 M.B.: Proszę scharakteryzować działalność Instytut. 

M.W.: Działalność Instytutu dotyczy szeroko rozumianej katalizy oraz chemii fizycznej zjawisk zachodzących w układach powierzchniowych typu ciało stałe/gaz, ciecz/gaz i ciało stałe/ciecz z naciskiem na znaczenie owych zjawisk dla procesów katalitycznych i układów koloidalnych. Szeroka i wszechstronna działalność naukowa Instytutu zawiera w sobie projektowanie, syntezę, testowanie i praktyczną weryfikację właściwości nowych, zawansowanych materiałów i procesów chemicznych. W dziedzinie katalizy heterogenicznej duża część badań dotyczy opracowywania nowych „inteligentnych” nanomateriałów, dostosowanych do wymogów konkretnej reakcji katalitycznej, o dobrze zdefiniowanych zależnościach struktura-aktywność. Wśród badanych typów materiałów należy wymienić nowe rodzaje struktur tlenkowych, nanodyspergowane katalizatory metaliczne czy nowoczesne mikro i mesoporowate nieorganiczne ciała stałe. Celem tych badań jest zastosowanie opracowanych materiałów w procesach konwersji węglowodorów, katalitycznych technik ochrony środowiska, utylizacji CO₂, ogniwach paliwowych i reakcjach zielonej chemii. Prowadzone prace dotyczą również opisu aspektów kinetycznych i mechanistycznych badanych reakcji. Badania z zakresu katalizy homogenicznej i enzymatycznej koncentrują się na układach bioaktywnych i naśladujących układy biologiczne. W dziedzinie fizykochemii powierzchni układów zdyspergowanych badania koncentrują się na zjawiskach adsorpcji, właściwościach surfaktantów, mechanizmach formowania się piany, oddziaływaniach pomiędzy cząstkami nano- i koloidalnymi, cienkich warstwach polimerów, enkapsulacji aktywnych składników chemicznych oraz badaniach nad złożonymi powłokami o właściwościach biokompatybilnych do zastosowań biomedycznych.

Ważnym aspektem prac prowadzonych w naszym Instytucie jest dostarczanie teoretycznych podstaw do badań eksperymentalnych. W kręgu zainteresowań pracowników Instytutu są zagadnienia z zakresu modelowania mechanizmów reakcji i struktury katalizatorów tlenków metali przejściowych, materiałów kompozytowych czy enzymów, jak również opisu adsorpcji sufaktantów lub polielektrolitów na granicy faz ciecz/gaz i ciecz/ciecz lub symulacji adsorpcji cząsteczek polimerów na stałej homo- i heterogenicznej powierzchni modelowej.

M.B. Jakie są główne obszary prowadzonych badań?

M.W.: Do głównych dziedzin badań prowadzonych w Instytucie należą:

• teoria katalitycznych procesów heterogenicznych, homogenicznych i enzymatycznych: kinetyka i mechanizmy reakcji,
• kwantowe i molekularne modelowanie zjawisk powierzchniowych i katalitycznych,
• mechanizmy katalizy na tlenkach, zeolitach i glinach podpieranych,
• zjawiska transportu w układach koloidalnych, zjawiska elektrokinetyczne,
• chemia fizyczna materii miękkiej, stabilność i oddziaływania w układach rozproszonych,
• surfaktanty, adsorpcja, elastyczność powierzchni i tworzenie się pian oraz ich stabilność,
• funkcjonalne cienkie warstwy i pokrycia powierzchniowe,
• katalityczne procesy w ochronie środowiska,
• mechanizmy degradacji zabytków i dzieł sztuki pod wpływem zanieczyszczeń powietrza.

Prowadzone w Instytucie prace łaczą  podstawy teoretyczne z badaniami eksperymentalnymi i wdrożeniowymi, które mogą znaleźć bezpośrednie zastosowanie w usprawnieniu procesów technologicznych.

M.B. Proszę powiedzieć o działalności naukowej w zakresie ochrony środowiska naturalnego i dziedzictwa kulturowego.

M.W.: Prace badaczy naszego Instytutu koncentrują się na strukturze i właściwościach historycznych materiałów, procesach zaangażowanych w ich niszczenie i rozkład, oraz oczywiście metodach ich konserwacji i ochrony. Szczególnym zainteresowaniem obdarzone są zagadnienia związane ze zjawiskami powierzchniowymi, takimi jak wpływ wilgotnością powietrza na strukturę i właściwości historycznych artefaktów. Badania nad procesami destrukcji zabytków pod wpływem zmian wilgotności powietrza prowadzone w kopalni Wieliczka doprowadzony do wprowadzenia systemu klimatyzacji, który wyeliminował ryzyko niszczenia się unikatowych solnych figur. Innym przykładem praktycznego zastosowania prac konserwatorskich ekspertów Instytutu można znaleźć w Wiślicy. Dzięki badaniom i działaniom konserwatorskim koordynowanym przez pracowników Instytutu można tam dziś zwiedzać wspaniale dekorowaną gipsową podłogę z XII wieku. Kolejnym przykładem jest monumentalna fasada Szkoły Handlowej w Krakowie, przy ul Kapucyńskiej 2-4. Prace konserwatorskie były możliwe dzięki odtworzeniu technologii wytwarzania dekoracyjnych elementów cementowych przez badaczy Instytutu.

Instytut ma również znaczące zasługi w dziedzinie opracowania nowych technologii ochrony środowiska. Jedna z nich – SWINGTHERM – nowoczesny, energooszczędny proces bazujący na zasadzie regeneracyjnym utleniania katalitycznego służący do oczyszczania wylotowych gazów przemysłowych z zanieczyszczeń organicznych, znalazł zastosowanie w wielu krajach. W 1995 roku w celu promowania przemysłowych wdrożeń Instytutu, powstała firma typu spin-off Katalizator Ltd, która zajmuje się produkcją i sprzedażą katalizatorów wynalezionych i opatentowanych przez pracowników Instytutu.

M.B. Proszę opowiedzieć o studiach doktoranckich i współpracy z innymi podmiotami.

M.W.: IKiFP PAN jest macierzystą instytucją Międzynarodowych Studiów Doktoranckich, prowadzonych przy współpracy z Wydziałem Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej i Wydziałem Chemicznym Politechniki Rzeszowskiej. W ramach studiów kształci się i pracuje około 50 doktorantów. W ramach współpracy z Uniwersytetem Jagiellońskim istnieje również możliwość badań na poziome prac licencjackich i magisterskich z zakresu chemii i ochrony środowiska. Uczestniczymy również w Międzynarodowych Programach Doktoranckich i Interdyscyplinarnych Studiach Doktoranckich finansowanych przez Fundacje na Rzecz Nauki Polskiej i Europejski Fundusz Społeczny. Ponadto, każdego roku organizujemy Dzień Otwarty, który ma za zadanie popularyzację katalizy i Fizykochemii powierzchni wśród uczniów szkół gimnazjalnych i licealnych.

M.B.: Dziękuję z rozmowę i życzę sukcesów.