Tiskane izdaje
Pred kratkim je Evropski raziskovalni svet (ERC) končno objavil rezultate razpisa ERC Consolidator Grant, kjer je Slovenija dobila peti, Univerza v Ljubljani četrti, Fakulteta za strojništvo in jaz pa prvi projekt tega ranga. V okviru projekta z akronimom CABUM bomo naslednjih pet let raziskovali mehanizme ob interakcijah kavitacijskih mehurčkov s kontaminanti, kar bo potencialno vodilo v nov pristop k okolju prijaznemu čiščenju pitne in odpadne vode.
Izvrstni učinki in nepričakovane posledice
Ko poskušam komu razložiti, s čim se ukvarjam, opažam, da kavitacijo veliko ljudi takoj asociira s kozmetiko, z »raztapljenjem« maščob s pomočjo ultrazvoka, udobno alternativo fizični aktivnosti. V resnici pojem kavitacija opisuje pojav, ki je podoben vrenju. Pri vrenju, na primer, vodi povišamo temperaturo na približno 100 °C in pojavijo se mehurčki. Zelo podobni mehurčki pa se pojavijo tudi, če močno znižamo tlak – na približno 0,03 bara, pri čemer temperatura ostane nespremenjena (na primer 25 °C). Seveda na ta način ne moremo ničesar skuhati, se pa takšno uparjanje pogosto pojavlja na primer v vodnih turbinah, črpalkah in na ladijskih vijakih. Kavitacija je načeloma nezaželena, saj mehurčki kasneje kolapsirajo, pri čemer nastane izjemen tlačni in temperaturni šok, ki lahko poškoduje lopatice strojev.
Primer zelo agresivne kavitacije so črpalke za gorivo v raketnih motorjih, ki že po dveh minutah obratovanja zaradi kavitacijskih poškodb postanejo neuporabne. K sreči (malo tudi po naših zaslugah) delujejo ravno dovolj dolgo, da prečrpajo vse gorivo.
O uporabi kavitacije so mediji prvič obširneje poročali pred približno 20 leti, ko so ameriški raziskovalci objavili članek v reviji Science, kjer so trdili, da lahko razmere ob kolapsu mehurčka (izredno visok tlak in temperatura) povzroči jedrsko fuzijo – pridobivanje čiste energije ob zlitju atomov vodika v helij. Njihove meritve so se sicer kasneje pokazale za prirejene, a uporaba kavitacije se je kljub temu v zadnjih letih razširila na različna področja, na primer pri postopku litotripsije – odstrnjevanju ledvičnih kamnov – se uporablja ultrazvok, ki povzroči nastanek mehurčkov, ki z udarnimi valovi razbijejo kamen, pa pri čiščenju voda, kjer bi kavitacijski mehurčki lahko, na primer, poškodovali bakterije, konec koncev pa tudi pri kozmetični kavitaciji – raztapljanju maščob v telesu.
Skupni imenovalec teh aplikacij je, da smo se jih inženirji lotili z mislijo na končno inženirsko rešitev – na napravo, pri tem pa pozabili na fizikalno ozadje pojava, kar pomeni nezanesljivost, neučinkovitost in morda tudi nepričakovane posledice. V zadnjih letih smo v našem laboratoriju zasnovali več takih rešitev, ki relativno dobro delujejo, so se pa ob delu začele jasno kazati tudi vrzeli v poznavanju fizikalnega ozadja na mikronivoju – kateri je v resnici mehanizem, s katerim mehurček poškoduje lopatico turbine, razbije ledvični kamen, poškoduje bakterijo ali pa razbije maščobno celico? Je to tlačni šok, je to visoka temperatura, mogoče celo zelo hiter padec tlaka v mehurčku samem ali pa čisto nekaj drugega?
To je bil tisti preskok v razmišljanju, ki je potem vodil do prijave ERC-projekta in s čemer se bomo ukvarjali v naslednjih letih. Ob koncu projekta bo naša skupina tista, ki bo imela med drugim tudi znanje za vpeljavo nove metodologije za energetsko in okoljsko učinkovito čiščenja voda, kar je cilj, h kateremu stremimo.
Boj za preboj najboljših
Kaj sploh je ERC-projekt? Gre za izdatno financiranje v višini približno dveh milijonov evrov za petletno obdobje. Dobijo pa ga le raziskovalci z zares prebojnimi idejami, ki so po drugi strani tudi relativno tvegane in za katere je jasno, da financiranja ne morejo dobiti s kakim drugim mehanizmom.
Selekcija je izjemna. V letošnjem izboru je bilo med več kot 2500 vlogami odobrenih 329 projektov, le 9 pa jih je prišlo iz »novih« članic EU.
Postavlja se vprašanje, zakaj so te članice EU v tako podrejenem položaju. Menim, da ne gre za »zaroto« tehnološko najbolj razvitih držav EU, pač pa vzrok tiči drugje. Sam sem se prvič prijavil na ERC-razpis leta 2012 in padel v prvem krogu. Presenetljivo so bile ocene recenzentov precej pozitivne. Odločujoča pa se je zdela ocena, da »kandidat še vedno deluje v skupini svojega mentorja, zato je riziko, da ne bo mogel sam razpolagati s sredstvi, prevelik«.
Kdor vsaj malo pozna stanje v slovenski znanosti, predvsem pa neprivilegiran položaj mladega in nepedagoškega kadra, se mora z oceno strinjati. Program mladih raziskovalcev z nekaj pomanjkljivostmi deluje odlično, vendar ljudje po zagovoru doktorata obvisijo v zraku, za njihovo rast pa je v tem trenutku nujna menjava okolja (sam sem štiri leta delal v tujini in dve leti v industriji). Ker je v Sloveniji le malo možnosti za to, ljudje odidejo v tujino. Nimamo pa mehanizma, ki bi najboljše med najboljšimi pripeljali nazaj v Slovenijo in jim dali možnost za samostojno rast – pot nazaj je za njih zaradi vpeljave kvantitativnih meril uspešnost praktično zaprta. Zgodi se beg možganov.
V mojem primeru je bila zgodba drugačna. Imel sem srečo, predvsem pa pogum, da sem si kmalu »izboril« proste roke pri tem, kar počnem (sicer v obstoječi skupini, ki jo je takrat vodil moj mentor), a zraven je seveda prišla tudi absolutna odgovornost za svojo usodo in usodo moje skupine raziskovalcev – na kar marsikdo rad pozabi. Praktično celotna skupina ves čas živi iz projekta v projekt, v nekaj letih pa smo postali ena izmed najprepoznavnejših v svetu na več področjih, še posebno v raziskavah kavitacije. Delali smo, na primer, pri več projektih za Evropsko vesoljsko agencijo, za naše raziskave se zanimajo tudi inženirji pri Space X, kjer imajo zaradi narave njihove rešitve (vertikalni vzlet in pristanek prve stopnje rakete nosike), zaradi ponovnega zagona motorja (in s tem črpalk) s kavitacijo še posebno velike težave.
Telovadba je boljša
K sreči se zdi, da se stvari v zadnjih letih obračajo v pravo smer; akademsko delo v Sloveniji postaja bolj zahodnoevropsko – na vseh nivojih – od profesorjev, ki se v večini končno zavedajo vseh treh stebrov svojega poslanstva (pedagoškega, znanstvenega in strokovnega), prek podoktorandov, ki težijo k samostojnosti, do skupnih služb … Če samo pomislim, da sem moral leta 2011 nasvete za pisanje vloge za projekt Evropske vesoljske agencije ESA prek kolegov iskati pri projektni pisarni EPFL v Švici, je bilo sodelovanje pri pripravi letošnjega ERC-projekta s službo za mednarodne projekte na UL več kot odlično.
Projekt na tej ravni bo vsekakor velik zalogaj – kadrovski, logistični, predvsem pa znanstveni, v katerega pa bo vsekakor užitek ugrizniti.
P. S.: Glede na agresivost kavitacije in na to, kako slabo razumemo, kaj se pri tem procesu dogaja, bi se, če bi želel shujšati, raje odločil za telovadbo kot za metodo kozmetične kavitacije.
Prof. dr.
Matevž Dular,
raziskovalec,
Fakulteta za strojništvo UL
––––––
Prispevek je mnenje avtorja
