Polska ma własne białe złoto. Chłonie ropę, zatrzymuje wodę, wzmacnia budowle
Naukowcy z Krakowa wyciągnęli polskie górnictwo z technologicznego średniowiecza. Dzięki ich pracy polski diatomit nie tylko wrócił na rynek, ale stał się bazą dla innowacyjnych tynków i filtrów, które biją na głowę zachodnie odpowiedniki.
Pod powierzchnią podkarpackiej ziemi, w pobliżu wsi Jawornik Ruski, leży jedyne czynne złoże diatomitu w Polsce – skały tak porowatej i lekkiej, że pływa na wodzie, a jednocześnie zdolnej pochłonąć ponad 100 proc. swojej masy w ropie naftowej. Przez lata polscy przemysłowcy woleli kupować ten surowiec z USA, Danii i Niemiec. Teraz, dzięki współpracy naukowców z Politechniki Krakowskiej z kopalnią, polski diatomit wraca na rynek z trzema nowymi produktami, obniżonymi kosztami produkcji i listą klientów, na której widnieją ORLEN, PKP i KGHM.
To skała ze szczątków stworzeń, które widziały dinozaury
Tak naprawdę, żeby zrozumieć, czym jest diatomit i dlaczego budzi zainteresowanie przemysłu, trzeba cofnąć się o miliony lat. Diatomit to skała osadowa zbudowana ze szkielecików okrzemek – mikroskopijnych jednokomórkowych organizmów, które przez setki milionów lat żyły w oceanach, jeziorach i rzekach na całym świecie. Ich pancerze zbudowane z bezpostaciowej krzemionki, czyli naturalnego szkła krzemowego, po obumarciu organizmów opadały na dno zbiorników wodnych, tworząc warstwy osadów, które z czasem skamieniały w zwartą, ale niezwykle porowatą skałę.
Pod mikroskopem elektronowym diatomit wygląda jak gąbka o fantastycznie regularnej strukturze – miliardy maleńkich komór, kanałów i otworów, które nadają mu właściwości nieosiągalne dla większości sztucznych materiałów. Diatomit potrafi filtrować ciecze z precyzją, która sprawia, że jest wykorzystywany w produkcji piwa, wina, soków i olejów jadalnych. Pochłania substancje ropopochodne, pestycydy i metale ciężkie. Jest lekki, ognioodporny, chemicznie obojętny i w pełni naturalny i biodegradowalny.
Diatomit to surowiec o światowym rocznym wydobyciu sięgającym kilku milionów ton. Największymi producentami są Stany Zjednoczone (przede wszystkim Kalifornia i Nevada), Chiny, Dania, Turcja i Meksyk. Światowy rynek diatomitu wyceniany jest na ponad 2 mld dol. rocznie i rośnie w tempie 5-6 proc. rocznie, napędzany zapotrzebowaniem ze strony branży filtracyjnej, budowlanej, rolniczej i ekologicznej.
Kilkadziesiąt milionów ton pod ziemią, a i tak importujemy
W tym wszystkim sytuacja Polski wyglądała przez lata po prostu paradoksalnie i śmiesznie. Nasz kraj dysponuje udokumentowanymi zasobami bilansowymi skały diatomitowej rzędu co najmniej 10 mln ton, z perspektywą powiększenia o kolejne 10 mln ton w rejonach Leszczawki, Godowa, Błażowej i okolic Dydni na Podkarpaciu. To zasoby, które przy odpowiedniej eksploatacji mogłyby zaspokajać krajowe potrzeby przez dekady.
Tymczasem jedyna czynna kopalnia w Jaworniku Ruskim, odkryta w 1975, uruchomiona w 1977, od 1992 roku eksploatowana przez krakowską spółkę Górtech, wydobywała zaledwie kilkaset ton rocznie. Reszta zapotrzebowania na materiały filtracyjne, sorbenty przemysłowe, wypełniacze do farb i materiałów budowlanych, była pokrywana importem. Polscy odbiorcy kupowali diatomit z Kalifornii, Jutlandii i Nadrenii, bo krajowy produkt nie spełniał wymagań technologicznych nowoczesnego przemysłu.
Problem nie tkwił w samym surowcu. Diatomit z Jawornika Ruskiego ma bardzo dobre parametry, porównywalną porowatość i skład chemiczny z wieloma importowanymi odpowiednikami. Problem tkwił w samym przetwarzaniu. W technologii mielenia, kalcynacji (kontrolowanego wypalania, które zmienia właściwości fizyczne surowca) i dalszej obróbki. Bez zaawansowanej obróbki surowy diatomit z kopalni jest jak surowy diament ma potencjał, ale nie nadaje się do użycia.
Wszystko się zmieniło dzięki naukowcom z Krakowa
Jak czytamy na łamach portalu Nauka w Polsce, prawdziwy przełom nastąpił dzięki współpracy Politechniki Krakowskiej z Górtechem, sformalizowanej w ramach projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Oficjalna nazwa brzmi: Opracowanie i demonstracja technologii wytwarzania wysoko efektywnych sorbentów na bazie diatomitu oraz wypełniaczy diatomitowych. Za tą biurokratyczną, suchą formułką kryje się praca, która w ciągu kilku lat zmieniła pozycję rynkową jedynej polskiej kopalni diatomitu.
Zespół pod kierunkiem prof. Michała Łacha z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Fizyki PK opracował trzy nowe produkty, usprawnił proces kalcynacji i pomógł wdrożyć nową infrastrukturę produkcyjną – od granulatorów i przesiewaczy po nową halę produkcyjną i instalację do wypalania diatomitu z odzyskiem ciepła. Ta ostatnia innowacja jest szczególnie istotna, bo kalcynacja wymaga dużej ilości energii, a odzysk ciepła pozwala obniżyć koszty operacyjne i poprawić ślad środowiskowy całego procesu.
Efekty finansowe mówią same za siebie. Przychody Górtechu w latach 2023-2025 wzrosły o 65 proc. Firma uruchomiła usługi granulacji, homogenizacji i kalcynacji na zlecenie i weszła do nowych branż. Z małego zakładu wydobywczego o ograniczonej ofercie stała się producentem zaawansowanych materiałów funkcjonalnych i zaczęła odbierać klientów importerom.
Trzy produkty, które zmieniają rynek
Pierwszym i najszybciej zdobywającym rynek nowym produktem jest wysokoefektywny sorbent do pochłaniania substancji ropopochodnych z gleb, wód i powierzchni przemysłowych. Jego chłonność przekracza 100 proc. masy własnej. Oznacza to, że kilogram sorbentu pochłania ponad kilogram ropy lub oleju. Co ważniejsze, pochłonięte substancje są trwale wiązane wewnątrz struktury diatomitowej, bez ryzyka wtórnego uwalniania do środowiska. Wiele tanich sorbentów na rynku pochłania substancje, ale przy zmianie warunków (deszczu, zmianie temperatury) wypuszcza je z powrotem, przenosząc problem zamiast go rozwiązywać.
Z rozwiązania korzystają już stacje paliw, ORLEN (do usuwania wycieków na terenie rafinerii i stacji), PKP Polskie Linie Kolejowe (rozlewiska oleju na torowiskach) oraz KGHM Polska Miedź (procesy przemysłowe). To klienci, którzy wymagają certyfikowanych produktów o powtarzalnych parametrach. Fakt, że polski sorbent spełnia ich wymagania, jest najlepszym dowodem na jakość opracowanej technologii.
Kolejny produkt to dodatek do farb, lakierów i produktów rolniczych. W farbach i lakierach diatomitowy wypełniacz zwiększa trwałość powłok, odporność na ścieranie i korozję. W rolnictwie poprawia retencję wody w glebie, co jest coraz ważniejsze w kontekście nasilających się susz. Porowata struktura diatomitu działa jak mikroskopijny zbiornik: wchłania wodę podczas opadów i oddaje ją powoli roślinom w okresach suszy.
Trzeci produkt to dodatek diatomitowy do materiałów geopolimerowych i budowlanych. Geopolimery, czyli materiały wiążące alternatywne wobec tradycyjnego cementu portlandzkiego, to jeden z najgorętszych kierunków w budownictwie niskoemisyjnym. Produkcja cementu odpowiada za około 8 proc. globalnej emisji CO2, a geopolimery pozwalają znacząco ją ograniczyć. Diatomit jako dodatek zwiększa wytrzymałość na ściskanie, trwałość i odporność eksploatacyjną takich materiałów. W ramach międzynarodowego projektu GEOSUMAT badacze z Politechniki Krakowskiej opracowali kompozyty geopolimerowe, które wdrożono pilotażowo jako okładziny ścienne do wnętrz.
To znacznie więcej niż kopalnia. Ekosystem może ciągle rosnąć
Diatomit z Jawornika Ruskiego to w gruncie rzeczy opowieść o tym, jak transfer wiedzy z uczelni do firmy potrafi zmienić pozycję rynkową całego sektora. Polska przez lata importowała surowiec, który leży pod jej powierzchnią w ilościach liczonymi w milionach ton. Nie dlatego, że go nie miała, lecz dlatego, że nie umiała go odpowiednio przetworzyć. Naukowcy z Politechniki Krakowskiej po prostu wypełnili tę lukę.
Perspektywiczne złoża na Podkarpaciu w rejonie Leszczawki, Godowa, okolicach Błażowej i Dydni czekają na dalsze rozpoznanie geologiczne. Jeśli potwierdzą się szacunki, Polska może dysponować zasobami wystarczającymi nie tylko na pokrycie krajowego zapotrzebowania, ale też na eksport.
Przeczytaj także:
Badacze z Krakowa nie zamierzają się zatrzymywać. Już teraz prowadzą dalsze prace nad wykorzystaniem diatomitu w połączeniu z odpadami przemysłowymi, identyfikując ponad 10 rodzajów odpadów, które można ponownie włączyć do procesów produkcyjnych. To kierunek, który w najbliższych latach będzie wymuszany przez unijne regulacje dotyczące zerowej netto emisji i recyklingu materiałów budowlanych.
Jak ujął to dziekan Wydziału Inżynierii Materiałowej i Fizyki PK, prof. Janusz Mikuła: to dobry przykład na to, że kopalnię można kojarzyć z innowacją, ochroną środowiska i niskimi kosztami eksploatacji, a nie wyłącznie z dziurą w ziemi i hałdami odpadów. Diatomit z Podkarpacia, skała zbudowana ze szczątków stworzeń sprzed milionów lat, okazuje się surowcem przyszłości. Trzeba było tylko nauczyć się, jak go używać.
