Na Politechnice Wrocławskiej powstaje laboratorium, w którym naukowcy będą celowo prowokować wybuchy. Pod ścisłą kontrolą i z unikalną aparaturą zbadają, kiedy materiały wysokoenergetyczne tracą stabilność i jak sprawić, by eksplozje nie wymykały się spod kontroli. Projekt EMSE Lab dostał prawie 2,5 mln zł dofinansowania i ma ruszyć w ciągu 18 miesięcy.
W tworzenie pracowni zaangażują się badacze z trzech wydziałów: Chemicznego, Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii oraz Mechanicznego. Pomysłodawcą jest dr inż. Maciej Kaniewski z Katedry Inżynierii i Technologii Procesów Chemicznych.
Od nawozów do rakiet
Pomysł laboratorium wyrósł z badań dr. Kaniewskiego nad stabilnością termiczną nawozów zawierających azotan amonu. O zagrożeniach związanych z tą substancją głośno przypomniała katastrofa w Bejrucie w 2020 roku. Skład produktów z azotanem amonu musi być projektowany z dużą precyzją, żeby ograniczyć ryzyko gwałtownego rozkładu lub wybuchu podczas produkcji, transportu i składowania.
– Moje dotychczasowe badania pozwoliły wypracować unikalny warsztat w zakresie bezpieczeństwa substancji reaktywnych, a naturalnym rozwinięciem tego tematu jest poszukiwanie nowych zastosowań dla azotanu amonu. W literaturze ten związek jest wskazywany m.in. jako ekologiczny utleniacz do „zielonych” paliw rakietowych, zastępujący szkodliwe nadchlorany (np. nadchloran amonu), ale może być też wykorzystywany jako łatwy do kontrolowania materiał wybuchowy w górnictwie – mówi dr Maciej Kaniewski.
Azotan amonu produkują w Polsce m.in. Grupa Azoty i Anwil, co otwiera drogę do współpracy z przemysłem. Badania wpisują się też w technologie dual-use – podwójnego zastosowania. W obliczu napiętej sytuacji geopolitycznej inwestowanie w rodzime rozwiązania staje się kluczowe dla uniezależnienia od zagranicznych dostawców.
Bezpieczeństwo pod lupą
W EMSE Lab naukowcy skupią się na bezpieczeństwie procesów, stabilności termicznej i wrażliwości materiałów wysokoenergetycznych na różne bodźce: wysoką temperaturę, uderzenia czy wyładowania elektrostatyczne. Będą też syntetyzować nowe związki.
– Analiza termiczna będzie podstawowym narzędziem pozwalającym śledzić reakcje rozkładu i badać mechanizmy zachodzących procesów na poziomie mikro. Badania w skali laboratoryjnej mogą uprościć i obniżyć koszty w stosunku do drogich testów poligonowych, wymagających dotychczas zlecania prac zewnętrznym instytutom wojskowym – wyjaśnia dr Kaniewski.
Na wyposażeniu znajdzie się m.in. nowoczesny kalorymetr ciśnieniowy, który umożliwi badania pod wysokim ciśnieniem i w obecności różnych gazów oraz analizę efektów cieplnych gwałtownych reakcji. Planowany jest też aparat do badania wrażliwości materiałów na iskrę elektryczną.
– Bardzo niewiele jednostek naukowych na świecie prowadzi tego typu analizy, a jest to kluczowe dla zapobiegania katastrofom. Wiele materiałów uznawanych za stabilne reaguje gwałtownie nawet na minimalne wyładowanie iskrowe – podkreśla naukowiec.
Trzy wydziały, jeden cel
Laboratorium zacieśni współpracę zespołów, które wcześniej nie realizowały wspólnych projektów w tym obszarze. W skład wejdzie m.in. grupa dr inż. Karoliny Kordek-Khalil i dr inż. Darii Minty specjalizująca się w materiałach węglowych, a także dr inż. Dominik Terefinko – specjalista od technologii zimnej plazmy. Dołączą eksperci z Wydziału Geoinżynierii zajmujący się procesami wybuchowymi w górnictwie oraz prof. Krzysztof Jamroziak i dr inż. Dariusz Pyka z Wydziału Mechanicznego, którzy zajmą się interakcjami materiałów wysokoenergetycznych z materiałami ochronnymi i badaniami balistycznymi.
W projekt zaangażuje się również dr inż. Piotr Gruber z Wydziału Mechanicznego, który zajmuje się wykorzystaniem materiałów polimerowych jako dodatków do stałych paliw rakietowych. W planach jest także rozwój współpracy międzynarodowej, w tym wizyty badawcze na Yokohama National University w Japonii oraz University of Pardubice w Czechach.
Kadry dla strategicznych sektorów
Z aparatury będą korzystać doktoranci i studenci. Laboratorium da im praktyczne doświadczenie w bezpiecznej pracy z materiałami wysokoenergetycznymi i pozwoli kształcić specjalistów dla sektora paliwowego, zbrojeniowego oraz akademickiego.
Laboratorium ma ruszyć w ciągu 18 miesięcy. Wcześniej pomieszczenia w budynku H-6 przejdą remont, zostaną przeprowadzone przetargi na aparaturę, a zespół weźmie udział w specjalistycznych szkoleniach. Równolegle uczelnia ubiega się o koncesję na wytwarzanie i obrót materiałami wybuchowymi – prace objęte tym obowiązkiem ruszą dopiero po jej uzyskaniu.
