Nano is, zöld is: mi az?

Hogyan költöztethető a nanovilágba a paprika? Rózsából vagy petrezselyemből lesz jobb katalizátor? Vajon melyik természetes anyag gyorsítja fel leginkább a káros anyagok lebomlását a vízben? Ilyen, és ehhez hasonló kérdésekre keresik a választ az Újvidéki Egyetem Természettudományi Matematikai Karának fiatal tudósai. A Kémiai Tanszék kutatócsoportjának tagja az oromhegyesi születésű MSc. Bognár Szabolcs doktorandusz is. A határozott ifjúval a munkásságáról és a céljairól is beszélgettünk. 

Az ember fia kutatónak születik, vagy inkább azzá válik?

– A gimnáziumi évek alatt nagyon sokáig magyartanár szerettem volna lenni. Aztán valami változott bennem, és mind jobban érdekeltek a természettudományok. Végül a választásom a kémiára esett: úgy gondoltam, hogy a későbbiekben ebben tudok igazán kiteljesedni. A zentai gimnázium után tehát Újvidéken folytattam a tanulmányaimat. Elsősként lakásban éltem, a második évfolyamon viszont beköltöztem az akkor megnyitott Európa Kollégiumba. Nagyon gyorsan felvettem a nagyvárosi élet ritmusát: szinte azonnal megtetszett, és úgy éreztem, hogy itt szeretném megalapozni a jövőmet. Befejeztem az alapképzést, a mesterképzést, és elkezdtem a doktorit. Pár hónap után pedig alkalmazott is az egyetem, úgyhogy a kockák úgy álltak össze, ahogyan szerettem volna.

Erről most úgy beszél, mintha a világ legkönnyebb dolga lenne ilyen tempóban haladni a felsőoktatás kaptatóin: alig 27 éves, és eljutott a doktori képzésig.

– Ahogy mondtam is, elragadott az újvidéki élet hangulata. A szobatársaimmal közösen költöztünk át a kollégiumba, a kialakult jó társaság tehát együtt maradt. Úgy alakult, hogy négy évig ugyanaz a személy lehetett ott is a szobatársam: összeszoktunk, támogattuk egymást. Nekem ugyan sokkal jobban megfelelt, amikor lakást béreltünk. A kollégiumnak ugyanis volt egy belső rendszere, ami megkövetelte a közösségi élet aktív gyakorlását és számos külön feladat teljesítését, ez pedig sok időnket emésztett fel. Olykor nehéz volt összehangolni az egyetemi kötelezettségekkel. A tanulmányaim folyamán azonban semmilyen jelentősebb akadály nem gördült elém, talán csak a második év volt rázósabb. Egyébként is ez az év számít vízválasztónak a Kémia Karon, ekkor vannak a legnehezebb vizsgák. Ugyanakkor folyamatos haladást is biztosított. Úgy érzem, hogy ez volt az alapja annak, hogy utána már gördülékenyen eljutottam a mesterképzés végéig. Sikerült mindent időre teljesítenem, így jelenleg az egyetem munkatársaként harmadéves vagyok a doktori képzésen.

Mikor döntötte el, hogy mégsem a pedagógusi pálya felé hajlik, hanem inkább kutatással szeretne foglalkozni?

– A jelenlegi feladatköröm igazából valahol a kettő között van: a mai napig nem múlt el az a vágy, hogy tanítsak. Az egyetem azonban egy időben kínálja a lehetőséget mindkettőre. Egy kötelező és két választható tantárgyból gyakorlatot tartok a hallgatóknak, így a kutatás mellett az oktatással is tudok foglalkozni. Számomra ez a tökéletes arany középút. Ilyen irányba is tervezek: a doktori képzés befejezésével akár egyetemi tanárként is el tudom magam képzelni. Így érvényesülni tudok úgy a kutatás, mint az oktatás területén is.

Az arany középúton haladva részt vesz különböző projektek megvalósításában is: nemrégiben egy jelentős kutatásba vágtak bele.

– A projekt vezetője dr. Daniela Šojić Merkulov egyetemi tanár, aki egyben a mentorom is a doktori képzésen. Ő volt az, aki összeválogatta azt a csapatot, amely már évek óta kutatja a vizek tisztításának lehetőségeit. A projekthez Újvidék négy vezető intézményének kutatói csatlakoztak: hatan a Természettudományi Matematikai Kar, ketten viszont a Technológiai Kar munkatársai. További két kutató képviseli a BioSens Intézetet, de az Állategészségügyi Tudományos Intézet szakembere is erősíti a 11 tagú csapatot. Két évvel ezelőtt pályáztunk a Szerbiai Tudományos Alap által meghirdetett programkörre, amelyet az Ötletek (Ideje) elnevezéssel hirdettek meg. Több fordulós válogatást követően tavaly decemberben hirdették meg a nyerteseket: értesüléseim szerint 917 projekt szállt versenybe, amelyek közül végül 105-öt támogat az alap. A külföldi szakemberekből álló bizottság véleményezését, illetve a hazai szaktekintélyek előtt történő bemutatást követően 263 ezer eurós támogatásban részesültünk, és ily módon három évre biztosítottuk az eszközöket a tudományos kutatásunkhoz. Ez idő alatt sok célt tűztünk ki magunk elé: folyamatban van egy fotoreaktor beszerzése, amellyel laboratóriumi körülmények között szimulálni tudjuk a vizek kémiai tisztításának különböző folyamatait. Szeretnénk zöldebbé tenni ugyanis azokat a technikákat, amelyeket a vizek tisztítására használunk. Igyekszünk mellőzni a vegyszerek használatát azokban a folyamatokban, amelyek által kinyerhetővé válnak a káros anyagok a vízből. Gondolok itt a permetszerek, az orvosságok aktív hatóanyagainak, illetve a mikotoxinok (gombák által termelt káros anyagok) kiválasztására a vízből.

Nyilván egy-egy ilyen projektet felmérések előznek meg: a vizek tisztaságát illetően hogyan állunk mi itt, Vajdaságban?

– A mezőgazdasági minisztérium felmérése szerint Szerbiában nem fordítunk elég figyelmet sem a városi, sem pedig az ipari szennyvizek tisztítására. Ez nagyban hozzájárul ahhoz, hogy a vizek tisztasága nem megfelelő sem tartományi, sem pedig országos szinten. A Vajdaságban akár a Dunát, akár a Tiszát vizsgáljuk, kimutathatjuk például az olyan gyógyszerek aktív hatóanyagainak a jelenlétét, mint amilyen az anibiotikum, de a hormonalapú fogamzásgátlók is megtalálhatóak a folyóinkban. Különböző tanulmányok bizonyítják, hogy ezek a gyógyszerek kis mennyiségben is veszélyt jelentenek a vízi ökoszisztémákra, ezáltal pedig közvetetten az emberre is. A táplálékláncon keresztül ugyanis felszaporodhatnak, és amit kiürítettünk a szervezetünkből, az újra belekerülhet. Így alakul ki az az ördögi kör, amely minden szempontból negatívan hat az élővilágra.

A cél tehát a káros anyagok kiválasztása a vízből anélkül, hogy ehhez a folyamathoz vegyszereket kelljen használni.

– A kutatásunk központjában a fotokatalízis áll. Ez egy folyamat, amely által eltávolítjuk a vízből a szennyező anyagokat. Ehhez szükségünk van sugárzás-forrásra: mi a napfényt használjuk, mivel ez a legtermészetesebb, ingyenes és megújuló energiaforrás is egyben. A természetben is a napfény biztosítja a tisztuláshoz szükséges energiát. Az öntisztulás azonban lassú folyamat, évtizedekre van szükség ahhoz, hogy észleljük az eredményeit. A lebontási folyamatot katalizátorokkal lehet felgyorsítani: leggyakrabban a titán-dioxidot és a cink-oxidot alkalmazzák. Ezek megvásárolható, jóváhagyott katalizátorok. A hagyományosan használt gyorsítóknak azonban vannak hátrányai: a legjelentősebb negatívumuk az, hogy nem tudják teljes mértékben felhasználni a napenergiát. Nagyobb mennyiségű UV-sugárzásra van ugyanis szükség ahhoz, hogy kifejtsék valódi hatásukat. Ez viszont természetes úton nem kivitelezhető: az ózonréteg által megszűrt napfényben levő UV spektrum nem elegendő ahhoz, hogy a folyamatszabályozók teljes mértékben hassanak, maximalizálva ezzel a lebontási folyamat gyorsaságát. Itt lép a képbe a mi projektünk, amely nanotechnológiát használ fel a katalizátorok hatásának kiteljesítéséhez. A nanovilág felderítésére csak néhány éve fektetnek hangsúlyt a világban. Az eddigi tanulmányok viszont már bebizonyították, hogy a katalizátorok sokkal hatékonyabbak a nanovilágban, mint amikor kézzel fogható, megvásárolható alakban vannak. A katalizátorok hatékonyságának maximális kifejtése mellett azt is el szeretnénk érni, hogy az erre a célra alkalmazott nanoanyagokat zöld szintézissel állítsuk elő. Leegyszerűsítve a gyakorlatban ez azt jelenti, hogy vegyszerek helyett növényi kivonatokat használunk a katalizátorok előállításához, amelyek a napfény segítségével maximális gyorsasággal képesek lebontani a vízben levő káros anyagokat. Kutatásunk folyamán arra is figyelünk, hogy olyan növényekkel dolgozzunk, amelyek területeinken megtalálhatóak: gondolok itt különböző virágokra, a rózsák egyes fajtáira, paprikára, petrezselyemre.

Említette, hogy a projektben a Kémiai Tanszék mellett más intézmények is részt vesznek. Mi az ő szerepük a kutatásban?

–  A fő cél, azaz a fotokatalízis mellett más lebontási folyamatok után is kutatunk. A Technológiai Kar munkatársai a víz szuperkritikus állapotának kihasználási lehetőségeit vizsgálják. A víz ugyanis önmaga is reaktív anyagként működik, amikor a kritikus pontján, azaz 373 °C-on felül van. Szuperkritikus állapotban tehát magát a vizet is fel tudnánk használni arra, hogy megtámadja a benne lévő káros anyagokat. Ebben az állapotban hozzáadhatóak a mi csapatunk által fejlesztett zöld katalizátorok is, amelyek tovább gyorsíthatják a permetszerek, a mikotoxinok, illetve a gyógyszerek aktív hatóanyagainak lebomlását. A projekt harmadik célját a BioSense Intézet munkatársai teljesítik: ők olyan optikai szenzorok fejlesztésén dolgoznak, amelyek valós idejű információkat továbbítanak a vizek állapotáról. Segítségükkel egyrészt ellenőrizhetővé válik az általunk kifejlesztett eljárások hatékonysága, másrészt viszont a gyakorlatban is alkalmazhatóak. Ezeket a műszereket ugyanis fel lehet szerelni azokra a pontokra, ahol a szennyvizet a folyókba engedik: segítségükkel mérhetővé válik a természetbe visszajuttatott víz szennyezettsége. A végső cél ugyanis az, hogy úgy alakítsuk ki a környezetbarát víztisztítási eljárásokat, hogy azokat bármelyik pillanatban alkalmazhassa és beépíthesse egy gyár. 

Az elkövetkező években a környezetvédelem területén jelentős változásokat ígérnek országunkban. Addigra a kutatás eredménye a gyakorlatban is alkalmazható lesz?

– Igen, és pozitív állapotokat tudna teremteni úgy gazdasági, mint társadalmi szempontból is. Minden olyan tevékenység fejlődéséhez hozzájárul ugyanis, amelyhez tiszta vízre van szükség. Gondolok itt a vízi turizmusra, a fürdőzésre és a halászatra is. Gazdaságilag viszont hatványozottan megtérülne: a közös büdzséből sokkal kevesebb eszközt kellene fordítani a környezetvédelemre. A projekttel ezekhez a pozitív változásokhoz kívánjuk megteremteni az alapokat. Nem titkolt szándékunk azonban az is, hogy a gyakorlatban is fejlesztjük az általunk kidolgozott eljárásokat. Már most gondolkodunk azon, hogy a későbbiek folyamán az európai Horizont projektre is pályázzunk, amelynél már követelmény a tudomány és az ipar közvetlen összekapcsolása: kell találnunk egy gyárat, amely felszereli és alkalmazza a laboratóriumi körülmények között kifejlesztett víztisztító eljárásunkat – vázolta a kutatócsoport hosszútávú terveit a fiatal magyar kutató.