Od zawsze lubiłam przecierać nowe szlaki, tak było choćby w Polskiej Akademii Nauk. Słyszałam od starszych mężczyzn, że jak się dostanę za trzecim razem, to będzie sukces. A mnie się ta sztuka udała za pierwszym podejściem. I tak zostałam pierwszą w dziejach PAN kobietą w Wydziale IV Nauk Technicznych. Dziś zauważalna jest już tendencja, aby promować badaczki – mówi prof. Elżbieta Frąckowiak z Politechniki Poznańskiej, kolejna bohaterka naszego cyklu „Nauka przez duże K”.
Prof. Elżbieta Frąckowiak z Wydziału Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej należy do światowej czołówki elektrochemików zajmujących się nanomateriałami wykorzystywanymi do magazynowania i konwersji energii w kondensatorach. Jedna z jej prac dotycząca nanorurek węglowych była zupełnie przełomowa, gdyż jako pierwsza na świecie ukazała zarówno korzystne, jak i negatywne cechy tego materiału. W latach 1999–2005 koordynowała program badawczy NATO Nauka dla Pokoju w dziedzinie materiałów węglowych stosowanych do elektrochemicznego magazynowania energii. W 2011 r. była laureatką Nagrody Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. W ubiegłym roku została zaproszona do Academia Europaea.
O swoich przełomowych badaniach oraz o tym, jak postrzega współczesną naukę, opowiedziała Anecie Zawadzkiej.
Rzeczywiście pierwszą opcją miała być filologia angielska?
To było moje marzenie. Bardzo lubiłam uczyć się nowych słówek. Szybko jednak pozbyłam się złudzeń, kiedy nauczyciel w szkole średniej stwierdził, że skoro nigdzie nie wyjeżdżałam i właściwie – jak to ujął – świata nie widziałam, to mam niewielkie szanse na zdobycie indeksu. Godziny spędzone na wertowaniu słownika nie poszły na szczęście na marne. Znajomość angielskiego okazała się w życiu bardzo przydatna, szczególnie w pracy naukowej. Ale nie tylko, bo z mężem, François Béguinem, z którym od lat współpracujemy też na polu zawodowym, rozmawiamy w tym języku, choć z uwagi na niego powinniśmy raczej konwersować po francusku (śmiech).
Nie żałowała pani, że wybrała chemię?
Nigdy.
A opłaciło się stawiać na węgiel jako główne źródło badawczych zainteresowań?
Myślę, że właśnie dzięki temu udało mi się dokonać przełomowego odkrycia. Otóż, kiedy w 1991 roku cały świat fascynował się nową formą węgla, jaką były nanorurki, każdy starał się je badać na wszelkie możliwe sposoby, entuzjastycznie podkreślając wszechstronność ich zastosowania. Ponieważ już wtedy dysponowałam sporą wiedzą z zakresu elektrochemii, jako pierwsza dostrzegłam, że nie są one tak uniwersalnym materiałem, za jaki są uważane.
Dlaczego?
Potrafiłam bowiem wykazać, że nanorurki mają też słabe punkty. Wszyscy twierdzili inaczej, a ja udowodniłam, że nie mają racji.
Co umknęło innym?
Nanorurki węglowe to mezoporowaty materiał. Są tak poskręcane, że przypominają kłębek splątanych włosów. Taka budowa sprawia, że jeśli wnikną do ich wnętrza solwatowane jony litu, to będą one nieodwracalnie zużywane na tworzenie warstwy składającej się głównie z węglanu litu, co w rezultacie uniemożliwi pracę cykliczną elektrody. I właśnie tej cechy nie dostrzegli ci, którzy tak bardzo się nimi zachwycili. Byłam niezwykle zadowolona i dumna z faktu, że udało mi się udowodnić błąd w założeniu mówiącym o tym, iż mezoporowaty materiał może doskonale spełniać warunki anodowego materiału ogniwa litowo-jonowego.
W nauce warto iść pod prąd?
Inaczej się nie da. Dlatego dziś tak bardzo mnie irytuje skupienie się, aż nadto widoczne na rodzimym podwórku, wyłącznie na publikowaniu. Naukowców, którzy podążają tą drogą, nazywam wręcz „hurtownikami”. Wyobraża sobie pani, że ktoś w ciągu tygodnia jest w stanie stworzyć zupełnie nową pracę? Podobnie rzecz się ma z cytowaniami. Nagle wszyscy chcą mieć wysoki indeks Hirscha. Traktuję takie działanie jako wyraz samouwielbienia. Ktoś tak bardzo ceni siebie samego, że często sam siebie cytuje. Oczywiście rozumiem, że w przypadku własnych badań, kiedy dokona się czegoś wyjątkowego, można zdecydować o przywołaniu swoich wyników, ale to może być co najwyżej pięć procent samocytowań, a nie, jak to się zdarza, nawet ponad dwadzieścia. Inną rzeczą, która mnie ostatnio coraz mocniej denerwuje, jest kwestia tak zwanych drapieżnych czasopism. Przecież one za pieniądze są w stanie opublikować wszystko. Ja wstydziłabym się zamieszczać w nich jakiekolwiek prace i mimo, że dostaję wiele zaproszeń, nigdy z nich nie korzystam. Widzę natomiast, że propozycje często przyjmują młodzi naukowcy.
Może traktują to jako furtkę do kariery?
Pewnie trochę tak.
Bardzo emocjonalnie pani do tego podchodzi.
Bo nie mogę się pogodzić z taką sytuacją. Na to wszystko nakłada się jeszcze sprawa punktacji ministerialnej. Muszę powiedzieć, że naprawdę nie wiem, czemu ona ma służyć. Moim zdaniem wystarczający jest Impact Factor, będący światowym punktem odniesienia, co do wartości publikacji. Oczywiście, on może nie oddaje wszystkiego, ale z drugiej strony, jak może wysokiej rangi czasopismo mieć taką samą ilość punktów, jak inne, niższej wartości?
Wracając do nanorurek. Czy udało im się przetrwać próbę czasu?
Z pewnością dobrze się sprawdziły jako materiał kompozytowy, porównywalny do grafenu. Różnica jest taka, że grafen stanowi jedną warstwę grafitu, zaś nanorurki są skręconą warstwą grafenową. Ich przewaga polega na tym, że potrafią doskonale przewodzić prąd. W związku z tym mogą zostać użyte jako dodatek do materiału elektrodowego różnorodnych źródeł prądu.
A do superkondensatorów?
Do nich nadają się wyjątkowo dobrze, szczególnie jako składnik kompozytu.
Co za tym stoi?
Ich właściwości pojemnościowe. Superkondensatory są bowiem bardzo specyficznymi urządzeniami. Ich główną zaletą jest fakt, że potrafią dostarczyć ogromną moc w niezwykle krótkim czasie. Typowe akumulatory potrzebują kilku godzin, żeby się naładować, a superkondensatorom wystarczy zaledwie kilka lub kilkadziesiąt sekund. W tym procesie uczestniczą nanorurki węglowe, ale trzeba pamiętać, że one same nie są w stanie dać wysokiej pojemności. Dopiero, kiedy osadzimy na nich np. polimer przewodzący, tlenki metali albo materiały węglowe domieszkowane tlenem lub azotem, jesteśmy w stanie uzyskać efekt w postaci doskonałego przewodzenia i gromadzenia ładunku.
Czyli ideał?
Nie do końca. Oczywiście kondensator ma zdolność szybkiego ładowania. Niestety, jego słabym punktem jest to, że nie jest w stanie utrzymać energii w dłuższym przedziale czasowym. Jednym słowem mamy do czynienia z rozwiązaniem, w którym zdecydowanie liczy się moc. Dlatego właśnie lubię porównywać superkondensator do takiego kopniaka energii.
Bo pozwala nabrać rozpędu?
I świetnie się sprawdza podczas startu pojazdu albo transportu jakiegoś ciężaru w górę. W Chinach czy Japonii podobna technologia stosowana jest na przykład w portach.
W Szanghaju podobno jechała pani autobusem, gdzie był wykorzystany superkondensator.
W Azji tego rodzaju rozwiązania są stosowane na co dzień. W Tajwanie na przykład służą do zasilania pojazdów pokonujących krótkie trasy. Ale można je także wykorzystać do zasilania tramwajów. Trzeba tylko po prostu chcieć. Zastosowanie takiego źródła energii doskonale sprawdza się w miastach, gdzie są obszary z zabytkami i chce się uniknąć szpecenia przestrzeni plątaniną drutów nad głowami. We współczesnym świecie widać wyraźnie, że włodarze różnych metropolii dbają o to, aby zasilać transport za pomocą wielu alternatywnych metod. I to mogą być nie tylko superkondensatory, ale także baterie albo koła zamachowe, które wytwarzają energię. Żałuję, że w Polsce nie ma chętnego, kto chciałby zaangażować się w praktyczne wdrożenie tego rodzaju innowacyjnych pomysłów.
Jak pani myśli, co jest tego powodem?
Właściwie nie wiadomo. W naszym kraju często granicą nie do pokonania jest przejście małego modelu do produkcji. A przecież superkondensatory mogłyby także doskonale się sprawdzić w roli magazynu energii. One bardzo dobrze się do tego nadają. Oczywiście, trzeba zaznaczyć, że byłby to rodzaj magazynu krótkotrwałego, ale już te kilkanaście godzin wystarczy do zmagazynowania energii odnawialnej, a jej nadmiar wykorzystać do elektrolizy wody czyli wytworzyć wodór.
Jednym słowem, rozwiązanie dobre na czasy, kiedy poszukuje się coraz bardziej ekologicznych rozwiązań?
To za dużo powiedziane. W ogóle uważam, że ostatnio robi się zbyt dużo szumu wokół kwestii związanej z tym, że energia, czy to z akumulatorów, czy z superkondensatorów, może zapewnić wielki ekosystem. Zapomina się, że przecież gdzieś trzeba wyprodukować materiały elektrodowe, gdzieś musi zostać wytworzona energia elektryczna, potrzebna chociażby do ładowania baterii. A mówimy tu o wcale niemałych ilościach prądu.
Jest też podnoszony problem utylizacji.
No właśnie. Na dziś nie umiemy sobie poradzić z przeróbką tych materiałów. Szwankuje także kwestia odzyskiwania poszczególnych pierwiastków.
Mimo wszystko mocno lansuje się teraz modę na samochody elektryczne.
A przecież dochodzą głosy o ich pożarach. Nie mówi się za bardzo o tym, że jeżeli zapali się jeden samochód elektryczny, a w garażu obok niego będą stały inne, to bez wątpienia wszystkie się spalą.
To gdzie jest ich słaby punkt?
Chodzi o to, że lit, będący składnikiem baterii, nie może pracować w wodzie, musi więc działać w organicznym rozpuszczalniku, a ten z kolei jest palny. Wystarczy więc wysoka temperatura, przegrzanie, zwarcie dwóch elektrod i potem już jeden proces prowokuje następny i dochodzi do reakcji łańcuchowej.
Jesteśmy więc skazani na paliwa kopalne?
Zdecydowanie opowiadam się za energią jądrową. Uważam, że po prostu nie ma innego wyjścia. A najlepiej, gdyby była ona wytworzona na zasadzie fuzji. Doskonałe rozwiązanie polegałoby na wykorzystaniu podobnych reakcji, jakie dzieją się w słońcu, czyli łączeniu izotopów z wytworzeniem jednocześnie ogromnych ilości energii. Niestety, to dla nas w tej chwili nieosiągalne.
Pani kariera naukowa obfituje w wiele sukcesów. Ale czy był jakiś moment, kiedy coś poszło niezgodnie z założeniami?
Zawsze staramy się planować i przewidywać, jak zachowają się materiały, które badamy. Do tego przydaje się moje wieloletnie doświadczenie i wiedza. Mam taką refleksję, że dziś byłoby mi trudniej zaczynać, bo teraz nastała moda na operando.
Czyli?
Obecnie za wszelką cenę chce się badać wszystko, co się dzieje w danym momencie. Mamy więc do czynienia z sytuacją, że w tym samym czasie, kiedy jeden proces zachodzi, monitoruje się inne parametry. Problem, moim zdaniem, polega na tym, że czasem te metody są zbyt wyszukane, a warunki eksperymentu odległe od rzeczywistych zachodzących w praktycznym zastosowaniu.
I w czym to przeszkadza?
W tym, że oczywiście poznajemy mechanizm, ale jednocześnie nie pomaga nam to w praktyce. Uważam, że jeżeli nie użyjemy autentycznego, chociażby najmniejszego modelu, jeżeli będziemy tylko poprzestawać na symulacjach komputerowych, to nie mamy szansy na sukces.
Z którego z odkryć jest pani najbardziej dumna?
Z pewnością z tego, że mezoporowate materiały mają korzystne, ale i negatywne cechy. Poza tym, że na granicy faz może zachodzić desolwatacja jonów, czyli całkowita lub częściowa utrata otoczki solwatacyjnej. Istotne znaczenie miało również udowodnienie odwracalnej elektrosorpcji wodoru w materiale węglowym. Ważna była także kwestia zastosowania elektrolitów, które posiadają aktywność redoks activity, czyli potrafią zwiększać pojemności na zasadzie reakcji faradajowskich. Przypominam, że elektrolit jest niezwykle istotnym składnikiem, szczególnie w kondensatorach.
Przecierała pani wiele szlaków, choćby w Polskiej Akademii Nauk.
Proszę sobie wyobrazić, że byłam pierwszą członkinią PAN na Wydziale IV Nauk Technicznych od początku istnienia Akademii (dziś należą do niego 4 kobiety – przyp. AZ).
I jak to jest być pionierką?
Przede wszystkim towarzyszyło mi ogromne zaskoczenie. Wcześniej zawsze słyszałam od starszych mężczyzn stwierdzenie, że jak się dostanę za trzecim razem to będzie sukces. A mnie się ta sztuka udała już za pierwszym podejściem.
To mógł być punkt zwrotny mogący przełamać istniejącą barierę obecności kobiet w nauce?
Cóż, nie jest to takie proste. Oczywiście, nieustannie wskazywaliśmy na potrzebę wprowadzenia koniecznych zmian. Trzeba powiedzieć, że w jakimś stopniu nam się udało. Widać to chociażby po rosnących wskaźnikach. Obecnie kobiety stanowią ponad osiem procent członkiń PAN, a jeszcze dekadę temu było to tylko 3%.
Ale ciągle musi istnieć jakiś czynnik, który nie pozwala na przebicie szklanego sufitu.
Może wynika to z faktu, że większość, przynajmniej w PAN-ie, stanowią mężczyźni. I to oni decydują, kogo wybiorą. Z racji tego, że jest ich tak wielu, to po prostu powołują ludzi ze swojego gremium. Ale jest już zauważalna tendencja, aby promować badaczki.
I widać jej efekty w praktyce?
Jeżeli są zgłoszone dwie równoważne kandydatury, to niektórzy rzeczywiście decydują się, by zagłosować na kobietę.
Czy mimo tych wszystkich przeszkód, ścieżka naukowej kariery jest dziś chętniej wybierana, niż kiedyś?
Obserwuję jak to wygląda w konkursie L’Oréal – Dla Kobiet i Nauki, gdzie jestem jurorem. Widzę, jak wiele jest młodych, aktywnych badaczek, które bez żadnych kompleksów aplikują do różnych projektów. Trzeba je tylko umieć dostrzec i wyłowić. Ważne, by nie pozbawiać nikogo marzeń o osiągnięciu sukcesu.
A co z pani marzeniami?
Na Nagrodę Nobla już raczej nie liczę (śmiech), a mówiąc zupełnie poważnie to uważam się za w pełni spełnionego naukowca.
Rozmawiała Aneta Zawadzka
Wywiad powstał w ramach cyklu „Nauka przez duże K”. To kontynuacja rozmów, które jakiś czas temu zainicjowaliśmy na łamach miesięcznika „Forum Akademickie”. Pytamy badaczki nie tylko o realizowane przez nie projekty, ale również o ich spojrzenie na systemowe rozwiązania, z którymi muszą się mierzyć. Chcąc wzmocnić ten kobiecy głos w nauce, postanowiliśmy rozszerzyć cykl również o wywiady publikowane w serwisie internetowym FA. Ukazały się już rozmowy z: prof. Joanną Kargul, dr hab. Urszulą Zajączkowską, dr Agatą Kołodziejczyk, dr Anną Wylegałą.