„Plazma ir jos technologijos ateityje gali būti panaudotos tokiose srityse, apie kurias nė nepagalvotum“, – tikina LEI Plazminių technologijų laboratorijos vadovas dr. Liutauras Marcinauskas.
Plazma jau plačiai naudojama inžinerijoje, aplinkosaugoje, chemijos ir automobilių pramonėje, energetikoje, metalurgijoje ir kitose sferose. Plazminės technologijos pradedamos taikyti ir maisto pramonėje bei medicinoje, pavyzdžiui, odontologijoje, dezinfekcijoje, žaizdų gydimui, vėžinių ląstelių naikinimui ir kt. Ateityje plazmos ir plazminių technologijų taikymas šiose srityse dar labiau išsiplės.
Patys kuria įrenginius
Daugiau nei 50 metų veikianti LEI Plazminių technologijų laboratorija kuria ir tiria plazmos šaltinius, plazminių technologijų pagalba gamina vandenilį ir sintetines dujas, formuoja tribologines dangas, neutralizuoja pavojingus teršalus bei atliekas, išgauna plazma aktyvuotą vandenį. Plazma – tai visiškai arba iš dalies jonizuotos dujos, gaunamos kaitinant dujas iki aukštų temperatūrų, arba jas veikiant stipriu elektriniu ar magnetiniu lauku, mikrobangomis, radiodažniu.
Pasak dr. L. Marcinausko, nemažai kas nustemba išgirdę, kad laboratorija pati kuria plazminius įrenginius. Jau penkis dešimtmečius čia konstruojami plazmotronai, skirti aukštos temperatūros (iki 10000 celsijaus) srautui gauti, kurie taikomi įvairių atliekų neutralizavimui bei konversijai į sintetines dujas ir kitus naudingus produktus.
„Mūsų išskirtinumas yra aukštos temperatūros plazmos šaltinių kūrimas ir pritaikymas. Pasaulyje nėra daug laboratorijų, kurios specializuotųsi būtent aukštos temperatūros plazmos technologijose. Tad savo ilgamete patirtimi šioje sferoje išties išsiskiriame“, – atskleidė laboratorijos vadovas.
Prieš daugiau nei penkerius metus laboratorija taip pat pradėjo kurti ir „šaltosios“ bei slystančio lanko išlydžio neterminės plazmos įrenginius. Šią plazmą mokslininkai naudoja CO2 dujų kiekio mažinimui iš jų gaminant biometaną – naudinga produktą, kurį galima panaudoti kaip kurą.
Slystančio lanko išlydžio plazmą laboratorija pritaikė ir Valstybinio mokslinių tyrimų instituto Fizinių ir technologijos mokslų centro koordinuotame Lietuvos mokslo tarybos projekte, kur plazma buvo panaudota mikrodumblių apšvitai, siekiant padidinti vertingų junginių išgavimą. Plazmos ir impulsinio elektrinio lauko pagalba iš dumblių išgavus baltymus ar lipidus, jie vėliau yra panaudojami vaistų ar kosmetikos pramonėje.
Kartu su Vytauto Didžiojo universitetu (VDU), laboratorija taip pat dalyvauja Lietuvos mokslo tarybos projekte, kurio metu kuriami ir išbandomi nauji plazmos įrenginiai, skirti plazma aktyvuoto vandens gamybai. Šis plazma paveiktas vanduo vėliau yra naudojamas augalų sėklų apdorojimui ir sodinukų laistymui, siekiant ne tik padidinti derlių, bet ir apsaugoti augalus nuo ligų.
Į tvaresnę ateitį
Vienas didžiausių laboratorijos pastarųjų metų pasiekimų yra dalyvavimas programos „Europos Horizontas“ tarptautiniuose projektuose „GIFFT“ ir „ResMe2E“, kurių metu bendradarbiaujama su LEI Degimo procesų laboratorija bei užsienio valstybių partneriais. Projekto „ResMe2E“ tikslas – panaudoti sintetines dujas metanolio sintezei, ir jas deginant Braitono cikle, gauti elektros energiją. Tuo tarpu „GIFFT“ projektu siekiama padėti stiklo pramonei tapti tvaresne, mažinant jos CO2 emisijas. Abiejuose šiuose projektuose naudojami Plazminių technologijų laboratorijos sukurti plazmotronai. „GIFFT“ projektui laboratorijos mokslininkai sukūrė plazmotroną, kuris bus diegimas į pramonines stiklo gamybos krosnis, siekiant palaikyti reikiamą stiklo lydymosi temperatūrą.
Drauge su Degimo procesų laboratorija 2021– 2023 m. taip pat vykdytas projektas „Panaudotų COVID-19 veido kaukių termocheminis apdorojimas energijos atgavimui“. Jo metu panaudotos medicininės kaukės aukštos temperatūros plazmoje buvo perdirbtos į sintetines dujas. Šiuo metu abi laboratorijos dalyvauja Šiaurės šalių energetikos tyrimų programos projekte, kurio tikslas – naudojant vandens garo plazminį dujinimą ir pažangią katalizinę sintezę, plastiko atliekas konvertuoti į metanolį.
„Šio projekto metu įvairios plastiko atliekos bus perdirbamos į sintetines dujas, kurias vėliau galima panaudoti kaip kurą. Tarša plastiko atliekomis šiuolaikiniame pasaulyje yra išties aktuali problema, tad plazminių technologijų galimybės perdirbti atliekas ir iš jų atgauti energiją yra labai svarbios aplinkosaugai – pastebėjo dr. L. Marcinauskas. – Plazmos technologijų galimybės leidžia ne tik atliekas perdirbti, bet ir neutralizuoti aplinkai toksiškas ar net radioaktyvias atliekas. Pavyzdžiui, naudojant aukštos temperatūros plazmos šaltinius, galima tam tikras pavojingas medžiagas įstiklinti, gaunant neutralią medžiagą.“
Technologijos ilgaamžiškumui
Dar viena laboratorijos veiklos sritis – tribologinių ir katalizinių medžiagų formavimas. Šių tyrimų srityje bendradarbiaujama su VDU ir Slovėnijos mokslininkais iš Liublianos universiteto.
Taikant plazminį purškimą, laboratorijoje formuojamos apsauginės dangos, kurios pailgina konstrukcinių medžiagų paviršinių sluoksnių tarnavimo laiką, kas aktualu mechanikos, chemijos, energetikos, medicinos srityse. Metalinės detalės, padengtos laboratorijos mokslininkų sukurta danga, gali tarnauti net kelis kartus ilgiau, kadangi ši danga dyla lėčiau, taip apsaugodama metalo paviršių nuo trinties ir aukštos temperatūros poveikio.
Šiuo metu laboratorija dalyvauja „COST“ projekte, kurio tikslas – vandenynuose dirbančių įrenginių ilgaamžiškumo didinimas, kuriant naujos kartos tvarias, patikimas ir efektyviai energiją vartojančias tribologines sistemas, pritaikytas darbui ekstremaliomis ir atšiauriomis jūrinėmis sąlygomis.
Būtinos tarpdisciplininės žinios
Laboratorija aktyviai bendradarbiauja ne tik su kitais LEI mokslo padaliniais, bet ir su kitomis Lietuvos institucijomis. Visi projektai, kuriuose dalyvauja ši laboratorija, yra tarpdisciplininiai, reikalaujantys ne vienos mokslo srities žinių ir patirties. Plazmines technologijas laboratorija taiko ne tik įvairių atliekų ir medžiagų neutralizavimui, sintezei bei skaidymui į vertingus produktus, bet ir dumblių apšvitai, dirvožemio valymui nuo naftos produktų ir kt. Laboratorija yra bendradarbiavusi su Fizinių ir technologijos mokslų centru, Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centru, VDU, Kauno technologijos universitetu, Kauno kolegija ir kt.
Dr. L. Marcinauskas džiaugiasi bendradarbiavimu su partneriais, leidžiančiu įgyti naujų kompetencijų ir praplėsti turimas žinias. Pasak pašnekovo, laboratorijos darbe visada reikalingi tarpdisciplininiai įgūdžiai. Vykdomi projektai liečia įvairias sritis, tad tyrėjams būtina išmanyti medžiagų inžineriją, fiziką, energetiką, chemiją.
„Mokslininko kelias yra įdomus tuo, kad kiekvieną dieną įgauni naujų žinių, tavęs laukia vis kiti iššūkiai. Šiame darbe nėra monotonijos, nes viskas nuolat keičiasi. Neretai tyrimai pasisuka netikėta linkme, kuri gali ir maloniai, ir nemaloniai nustebinti. Kuriant naujus plazmos šaltinius, visada atsiranda iššūkių, kuriuos sprendžia visas kolektyvas – kasdienybę nupasakojo jis. – Dirbant su plazma, niekada negali atsipalaiduoti. Savo įrenginiuose palaikome aukštą temperatūrą ir elektrinę įtampą, tad turi būti gerai susipažinęs su techniniais saugos reikalavimais, jų griežtai laikytis ir elgtis labai atsargiai. Tai – vienas iš mūsų darbo iššūkių.“
Ateities sprendimai
Pasak dr. L. Marcinausko, plazmos technologijų galimybės yra labai plačios – nuo naujų medžiagų kūrimo ir atliekų utilizavimo iki augalų sėklų paveikimo, ar žmonėms skirtų implantų dengimo. Ateityje plazma bus naudojama dar plačiau.
„Jau dabar yra mokslinių publikacijų apie plazmos taikymą vėžinių ląstelių naikinimui. Taip pat mokslininkai tiria plazmos panaudojimo galimybes bakterijų naikinimui maisto produktuose, kad jie ilgiau išliktų švieži. Plazma turi daug perspektyvų tokiose srityse, apie kurias nė nepagalvotum – sako jis. – Mūsų laboratorijos projektai susiję ne tik su plazmos taikymu. Vienas tokių – laboratorijos koordinuojamas projektas, kurį pradėjome praėjusį rugsėjį. Lietuvos mokslo tarybos projekto, kurį vykdome kartu su Kauno kolegija, tikslas – sukurti ir patikrinti dirbtinio intelekto įrankius, pagrįstus neuroniniais tinklais, skirtus hibridinių atsinaujinančios energetikos sistemų optimaliam modeliavimui ir kūrimui. Nors dirbtinis intelektas ir plazma iš pažiūros atrodo nesusiję, mūsų laboratorija ieško galimybių taikyti dirbtinio intelekto įrankius šioje srityje.“
Pašnekovas atkreipė dėmesį, kad Plazminių technologijų laboratorija dažniausiai vykdo projektus itin aktualiomis temomis.
„Plazminių technologijų laboratorija žvelgia į naujus iššūkius ir galimybes, plazmą panaudojant nestandartiniuose sprendimuose – atskleidė dr. L. Marcinauskas. – Nors plazma ne vienoje srityje taikoma jau daug dešimtmečių, jos technologijos turi labai plačias ateities perspektyvas, kurios kai kuriems gali skambėti lyg iš fantastinio filmo.“.
