Fotosyntezę mamy za darmo

Fotografia w nagłówku
prof. Bartłomiej Mazela
prof. Bartłomiej Mazela

Z profesorem Bartłomiejem Mazelą, dyrektorem Instytutu Chemicznej Technologii Drewna i dziekanem Wydziału Technologii Drewna Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, rozmawia Krzysztof Smura.

Rozmawiamy o miejscach wspólnych jednostek uniwersyteckich. O tym co je łączy. Nieprzypadkowo wybraliśmy Uniwersytet Przyrodniczy i pana dziekana, bo przecież tylko w tym przypadku miejsc wspólnych jest sporo.

- Oczywiście. Od lat z pełnym sukcesem współpracujemy choćby z Wydziałem Chemii UAM czy Centrum NanoBioMedycznym. Wychodzę z założenia, że nie należy wyważać otwartych drzwi i skoro UAM dysponuje znakomitą kadrą, to razem możemy stworzyć coś naprawdę rewelacyjnego – wartość dodaną. Stąd ta interdyscyplinarna współpraca w wielu obszarach naukowych.

- Ostatnie dwa projekty zostały zapoczątkowane w ciągu ostatnich lat?

- Tak. Pierwszy był realizowany od 2013 roku, pt. ,,Bio-przyjazne środki ochrony drewna zwiększające jego trwałość’’. Realizowaliśmy go wspólnie z dr hab. Anną Komasą i dr hab. Anną Przybył. Można powiedzieć, że wyniki tych badań były preludium do kolejnego projektu, który realizujemy obecnie w ramach Narodowego Programu Rozwoju Humanistyki (NPRH). W pierwszym, wspólnie  z Wydziałem Chemii UAM i partnerem norweskim, tj. Norwegian Institute of Bioeconomy Research (NIBIO), wytyczyliśmy kierunki badawcze, które stanowiły fundamenty dla nowych wyzwań w zakresie preparatyki środków do impregnacji i konserwacji drewna. Szukaliśmy nowych i ekologicznych rozwiązań w zakresie konserwacji drewna. Uważam, że przy obecnym rozwoju technologii, w szczególności technologii chemicznych, drewno w jakiejkolwiek postaci (lite, rozdrobnione, przetworzone, etc.), ma nieograniczone możliwości wykorzystania w różnych gałęziach przemysłu, od energetycznego poczynając, poprzez sektor budowlany, meblarski, chemiczny, włókienniczy, a kończąc nawet na kosmetycznym i farmaceutycznym. Zauważmy, że nakład energetyczny, a zatem ii finansowy, związany z wytworzeniem elementów budowlanych z betonu, stali czy tworzywa sztucznego, jest nieporównywalnie większy niż nakład na wytworzenie np. drewnianej belki konstrukcyjnej. Za proces fotosyntezy bowiem nie musimy na szczęście płacić. I oby tak było zawsze. W kontekście impregnacji i konserwacji drewna, XXI wiek stawia nam już zupełnie inne wymagania niż kiedyś. Oprócz skuteczności takich środków, równie ważny jest ich wpływ na nas samych i na środowisko naturalne. Mowa tu o tzw. właściwościach toksykologicznych i ekotoksykologicznych. Dlatego też we wspomnianym projekcie, nasza uwaga skupiona była na rozwiązaniach typowo ekologicznych, w przypadku których nie sięgaliśmy po klasyczne substancje biologicznie aktywne, tj. biocydy (fungicydy, insektycydy, itp.). Przedmiotem naszych badań były przede wszystkim związki krzemoorganiczne, które potrafią skutecznie i trwale shydrofobizować drewno, a przy tym niektóre z nich wykazują działanie grzybochronne. Wśród produktów pochodzenia naturalnego, zajmowaliśmy się również wykorzystaniem  alkaloidów, pozyskiwanych m.in. z ziaren kawy, czy propolisu, którego znakomite właściwości fungistatyczne ograniczone są niestety względami ekonomicznymi.

 

Czytaj też: Profesor Jurga. Ambicja daje nam napęd do działania

 - I tu jakby płynnie przechodzimy do projektu realizowanego obecnie, gdzie państwa uwaga skupiona jest przede wszystkim na drewnie zabytkowym.
- Istotnie, w tym projekcie zajmuję się rożnego rodzaju drewnem zabytkowym. Bynajmniej nie chodzi tu o rodzaj drewna, czy jego gatunek. Drewno zabytkowe, to w naszym przypadku obiekty o zróżnicowanym stopniu degradacji, obiekty eksponowane w różnych warunkach, ale przede wszystkim są to nieme dowody historii. Dobór odpowiednich środków i metod ich stosowania, służących jego konserwacji, to niezwykle trudny, złożony i odpowiedzialny proces. W projekcie zaplanowaliśmy szerokie spektrum przypadków konserwatorskich, od mokrego drewna archeologicznego, po zabytkowe drewno polichromowane. Do końca tego projektu pozostał nam jeszcze niecały rok, a mimo to mamy już sporo dokonań publikacyjnych na koncie, w tym dwa zgłoszenia patentowe. Już teraz podejmuję działania by tę tematykę kontynuować i rozwijać w następnym projekcie, w którym zamierzam wykorzystać dotychczasową wiedzę i doświadczenie w zakresie impregnacji i konserwacji drewna z wykorzystaniem związków krzemoorganicznych. Nowe pomysły są już w fazie opracowania.

- Próbuję zrozumieć, dlaczego zainteresował Pana narodowy Program Rozwoju Humanistyki (NPRH)?
- NPRH, to rzeczywiście trochę nietypowy jak na technologię drewna program służący realizacji projektów badawczych. Pomysł okazał się jednak trafem w dziesiątkę. Szerokie spektrum partnerów projektowych, które zaprosiłem do konsorcjum, wyznacza nam interdyscyplinarny charakter realizowanej tematyki. Partnerzy, to najlepsze jednostki reprezentujące świat nauk ścisłych (Poznański Park Naukowo Technologiczny; Centrum Nanobiomedyczne; Instytut Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk; Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk; Wydział Chemii i Wydział Fizyki UAM; Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy) i humanistycznych (Instytut Zabytkoznawstwa i Konserwatorstwa, Wydział Sztuk Pięknych, Uniwersytet M. Kopernika w Toruniu; Muzeum Archeologiczne w Poznaniu, Instytut Wschodni, Wydział Historyczny, UAM; Muzeum Archeologiczne w Poznaniu, Muzeum Narodowe Rolnictwa i Przemysłu Rolno-Spożywczego w Szreniawie). Przyznaję, że kierowanie takim projektem, to fantastyczne doświadczenie nie tylko pod względem merytorycznym, tj. pod względem zdobytej wiedzy i szerokich możliwości jej wykorzystania, ale również pod względem niezwykle zróżnicowanego spojrzenia na materię – w tym przypadku drewno, wytworzone z niego obiekty, przedmioty i problemy wynikające z procesu jego deprecjacji.  Z grona dostojnych i znakomitych naukowców z UAM w projekcie współpracuję z prof. Hieronimem Maciejewskim z Wydziału Chemii i jego niezastąpionym zespołem z PPNT, prof. Stefanem Jurgą z Wydziału Fizyki wraz z zespołem z CNBM, prof. Marzeną Szmyt z Wydziału Historycznego – Instytut Wschodni i wspaniałym zespołem z Muzeum Archeologicznego Genius Loci na Ostrowie Tumskim.

- Jakimi osiągnięciami może się Pan profesor pochwalić na obecnym etapie badań?
- Spektakularne osiągnięcia dotyczą tzw. pierwszej części projektu i wiążą się ze stabilizacją wymiarową mokrego drewna archeologicznego. Drewno wydobyte z dna morza lub z gleby, gdzie panowała wysoka wilgotność, a zatem warunki sprzyjające jego degradacji, w okresie kilku godzin od momentu jego eksploracji, traci wodę wypełniającą przestrzenie wolne, zaś sperforowana ściana komórkowa zapada się, powodując nieodwracalne zmiany pierwotnego kształtu obiektu. Drewno kurczy się i pęka. Najlepszą z dotychczas stosowanych metod konserwacji takiego mokrego drewna, są glikole polietylenowe – polyethylen glycoles (PEGs). Jest to jednak metoda czasochłonna, a przez to kosztowna. Nasycone drewno jest ciężkie i nadal bardzo higroskopijne, co w dużym stopniu wpływa na jego niestabilność wymiarową (częste pęknięcia). Alternatywą dla tej metody, są odpowiednio wyselekcjonowane i sfunkcjonalizowane związki krzemoorganiczne w postaci silanów i siloksanów. Specyfika i mechanizm ich działania znacząco różni się od wspomnianego PEG. Zakonserwowane drewno charakteryzuje się nieporównywalnie lepszymi właściwościami. To właśnie tych zagadnień dotyczą ostatnie dwa zgłoszenia patentowe autorstwa między innymi pracowników UPP, UAM i PPNT.  

A czego w takim razie dotyczy druga część projektu?
W drugiej części projektu skupiliśmy się na tzw. drewnie suchym. To obiekty zabytkowe, nie tylko o wysokiej wartości historycznej, ale i artystycznej. Eksponowane w dość komfortowych warunkach, o stabilnych parametrach klimatu. Jednak stopień zniszczenia spowodowany przez grzyby rozkładające tkankę drzewną, mikrogrzyby, czyli tzw. grzyby pleśnie oraz owady – szkodniki techniczne drewna, wymaga przede wszystkim mechanicznego wzmocnienia jego struktury. Znajomość budowy anatomicznej oraz składu chemicznego naruszonej tkanki drzewnej, pozwala trafnie dobierać odpowiednie rozwiązania w zakresie jej konsolidacji i wzmocnienia. Jednym z bardziej obiecujących rozwiązań jest konserwacja odpowiednimi roztworami na bazie nanocelulozy. Jej kompatybilność z podłożem, jakim jest materiał lignocelulozowy, a przy tym jej podatność na funkcjonalizowanie, stwarza duże możliwości w zakresie opracowania trwałych impregnatów, uwzględniając przy tym zróżnicowany stopień degradacji oraz zróżnicowany sposób wykończenia jego powierzchni (polichromia, politury, vernixy, inne powłoki malarskie). Nie bez znaczenia jest tu zaplecze badawcze, którym dysponują takie jednostki jak np. CNBM, PPNT, Wydział Chemii i Fizyki UAM, czy IFM i IMIM PAN.  Między innymi dzięki tym partnerom możemy śledzić proces konserwacji drewna oraz obserwować efekt tych zabiegów w skali mikro- i nano-, jak również prowadzić analizy chemiczne z wykorzystaniem najnowszego sprzętu laboratoryjnego.

- Czy efekt Waszej pracy znalazł już zastosowanie? Bo przyzna pan, że apetyt na ,,wasze dziecko’’ jest chyba wilczy?
- Nasze badania są najwyraźniej przedmiotem stałego monitoringu prowadzonego przez wyspecjalizowane jednostki naukowe i placówki, bezpośrednio zainteresowane wynikami naszych prac. Niektóre z nich, np. muzea i skanseny wyraziły chęć zastosowania rozwiązań, opisywanych przez nas w publikacjach naukowych. Oprócz eksperymentalnych prac laboratoryjnych, prowadzimy również badania poligonowe. Próbki drewna zabytkowego są eksponowane w różnych warunkach wilgotnościowo-temperaturowych. Jeśli zaś chodzi o pełnowymiarowe obiekty zabytkowe, oglądane np. przez zwiedzających, to tu musimy jeszcze poczekać. Wdrożenie innowacyjnej technologii do praktyki konserwatorskiej nastąpi dopiero po zakończeniu projektu.

 

Rozmowy Wydział Chemii Wydział Historyczny