Doktor Joanna Szymkowiak pasję do pracy w laboratorium łączy z realnym wpływem na środowisko. Rozwija materiały, które mogą skutecznie usuwać zanieczyszczenia z wody, wykorzystując do tego m.in. biodegradowalną celulozę i nowoczesne rozwiązania chemii materiałowej.
Doktor Joannę Szymkowiak od zawsze pociągała praca laboratoryjna. – Prowadzić badania według własnych pomysłów, mieć swobodę działania, analizować wcześniej nieznaną cząsteczkę czy materiał – to bardzo fascynujące dla kogoś, kto, jak ja, lubi odkrywać nowe rzeczy – mówi.
Chęć realizowania się w pracy naukowej skłoniła młodą badaczkę z Wydziału Chemii do wyboru ścieżki kariery. Głównym nurtem jej badań są materiały adsorpcyjne, które wychwytują zanieczyszczenia z wody i powietrza.
Naukowa przygoda z tą tematyką rozpoczęła się podczas dwuletniego stażu podoktorskiego na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej w zespole prof. Marka MacLachlana, możliwego dzięki wsparciu programu stypendialnego im. Mieczysława Bekkera Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej. Doktor Szymkowiak, realizując swój projekt badawczy, zajmowała się materiałami złożonymi z celulozy oraz z krzemu.
– Były to folie wykazujące różne właściwości: od optycznych, przejawiających się m.in. zróżnicowanym zabarwieniem, po zdolność adsorpcji zanieczyszczeń – informuje chemiczka.
Od stycznia ubiegłego roku dr Szymkowiak pracuje w Zakładzie Chemii Supramolekularnej w grupie badawczej prof. UAM Michała Cegłowskiego. Z jego inicjatywy odbyła również dwumiesięczny staż w Belgii. Tam, w grupie prof. Richarda Hoogenbooma na Uniwersytecie w Gent, zajmowała się syntezą polimerów. Materiały te będzie wykorzystywać na UAM do budowy kolejnych tworzyw, tym razem służących do oczyszczania wody w projekcie kierowanym przez prof. Cegłowskiego.
– Dzięki wyjazdom zagranicznym pozyskałam nową wiedzę na temat tego, jak syntezować i wykorzystywać różne substancje – mówi dr Szymkowiak. – Nie nauczyłabym się tego w Poznaniu, ponieważ nikt z kolegów i koleżanek na Uniwersytecie nie zajmuje się tego typu materiałami. Pobyty w Kanadzie i Belgii pozwoliły również rozwinąć moje predyspozycje jako naukowca. Nauczyłam się nowych technik, ale też jak rozmawiać z ludźmi, otwierać się na drugiego człowieka. Pozyskane znajomości procentują do dzisiaj, bo z wieloma osobami utrzymuję kontakt i razem myślimy nad wspólnym projektem badawczym – wyjawia.
Zdobyte kompetencje zaowocowały grantem z programu MINIATURA Narodowego Centrum Nauki. Główny problem, na jaki odpowiada projekt „»CelluNanoGel« – materiały hybrydowe na bazie nanokryształów celulozy – żele do oczyszczania wody z kationów metali”, to uzyskanie nowych adsorbentów do oczyszczania wody.
Dziś dostęp do czystej wody pitnej nie jest oczywisty. Wody są zanieczyszczane zarówno przez przemysł, jak i codzienną działalność człowieka, m.in. metalami i antybiotykami. Chemiczka z UAM zamierza uzyskać adsorbenty, których głównym składnikiem będzie celuloza – surowiec naturalny, biodegradowalny, przyjazny środowisku i, co istotne, tani.
Badaczka planuje stworzyć filtr wypełniony nanokryształami celulozy, otrzymanymi dzięki selektywnej hydrolizie pulpy drzewnej, oraz związkami krzemoorganicznymi wyposażonymi w specjalnie zaprojektowane układy receptorowe.
Co ciekawe, nanokryształy celulozy, z których korzysta poznańska chemiczka, mają również naturalne i unikatowe właściwości optyczne. Dzięki temu mogą być stosowane jako organiczne matryce i wypełniacze do tworzenia materiałów optycznych mezoporowatych i helikalnych. Mogą występować w różnych formach, m.in. żeli, filmów, proszków czy włókien.
Na ich podstawie chemiczka opracuje różne materiały hybrydowe o wyjątkowej strukturze – m.in. aerożele i hydrożele – a następnie sprawdzi ich właściwości fizykochemiczne. Następnie będzie je testować jako absorbenty do oczyszczania wody z zanieczyszczeń, w tym kationów metali.
Obecnie badaczka pracuje nad ulepszeniem sposobu wytwarzania materiału, żeby miał on dobre właściwości sorpcyjne i jednocześnie był wytrzymały. Na kolejnym etapie zaplanowała badania porównawcze.
– W przypadku tego materiału musimy wyważyć wydajność i komponent ekologiczny. Wyniki badań są bardzo obiecujące – komentuje chemiczka.
Projekt ma szansę przyczynić się do rozwoju materiałów hybrydowych. Wyniki badań mogą stać się inspiracją do tworzenia nowych, zaawansowanych (bio)materiałów, które znajdą zastosowanie m.in. jako nośniki katalizatorów, w wykrywaniu metali, oczyszczaniu roztworów, a także w materiałach sorpcyjnych optycznych i biomedycznych.
Zobacz też: Dr Joanna Szymkowiak. Oczyścić wodę z metali ciężkich