Mariusz Blimel: Jaka jest geneza Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi?
Magdalena Wdowin: Twórcą tego Instytutu i jego długoletnim dyrektorem był zmarły w roku 2020 prof. Roman Ney, a przesłanek do założenia Instytutu było wiele.
Zaczynając od początku. W lata 50-tych i 60-tych ubiegłego wieku w Polsce intensywnie rozwijały się działania związane z odkryciami zasobów wielu surowców mineralnych (w tym: węgla kamiennego, rud miedzi, rud cynkowo-ołowiowych, a także surowców skalnych), jednak sama gospodarka surowcami mineralnymi jako kierunek badawczy zajmujący się racjonalnym wykorzystaniem surowców mineralnych, została w Polsce wyraźnie wyodrębniona dopiero pod koniec lat 70-tych XX wieku. Wtedy też podjęto kompleksowe badania w tym zakresie, w pierwszym okresie głównie przez profesorów Akademii Górniczo-Hutniczej.
W 1979 roku z inicjatywy prof. Romana Neya w ramach Polskiej Akademii Nauk powstał Komitet Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN integrując uczonych zajmujących się kompleksową gospodarką surowcami mineralnymi, podejmujących w tym celu interdyscyplinarną działalność obejmującą nauki geologiczne, górnictwo, przeróbkę kopalin i ekonomikę.
Podczas Zgromadzenia Ogólnego PAN, które miało miejsce w styczniu 1983 roku, prof. Romana Neya wygłosił referat pt. Wykorzystanie surowców mineralnych po którym miała miejsce dyskusja oraz uchwalenie wniosków dotyczących kierunków rozwoju badań naukowych w zakresie gospodarowania surowcami mineralnymi. Jeden z wniosków dotyczył powołania jednostki naukowej do prowadzenia szerszych, stałych badań w zakresie gospodarki surowcami mineralnymi, tym samym w planie badań naukowych na lata 1986−1990 wprowadzono – jako Centralny Program Badawczo-Rozwojowy 1.7 – program badawczy pt. Zwiększenie efektywności pozyskiwania i wykorzystania surowców mineralnych do krajowego. Dla realizacji głównych elementów tego programu w 1986 roku Prezydium Polskiej Akademii Nauk powołało nową jednostkę naukową PAN w Krakowie – Zakład Podstaw Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN. W 1987 r. zmieniono nazwę na − Zakład Podstaw Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, a w 1988 roku przekształcono ją w Centrum Podstawowych Problemów Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN. Ostatecznie jednostka naukowa PAN dedykowana interdyscyplinarnym badaniom w zakresie gospodarki surowcami mineralnymi i energią uchwałą Prezydium PAN z 2 lutego 1998 r. została przekształcona w Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN.
M.B.: Jakie są główne obszary działania Instytutu?
M.W.: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii prowadzi kompleksowe i interdyscyplinarne badania związane z szeroko rozumianą problematyką gospodarki surowcami mineralnymi i energią, poczynając od prognozowania, rozpoznawania i dokumentowania złóż kopalin poprzez ich zagospodarowanie, procesy przeróbki, przetwarzania i odzysku mające na celu pozyskanie surowców mineralnych i energii, aż do strategii kształtowania krajowej gospodarki surowcami i energią, z uwzględnieniem najnowszych osiągnięć technologicznych oraz uwarunkowań ekonomicznych, rynkowych, środowiskowych, społecznych i prawnych.
Instytut prowadzi swoją statutową działalność naukową w sześciu kierunkach badawczych:
⦁ Efektywna i innowacyjna gospodarka surowcami mineralnymi
⦁ Podstawy efektywnej gospodarki o obiegu zamkniętym
⦁ Modelowanie systemów gospodarki surowcami mineralnymi i energią
⦁ Bezpieczeństwo surowcowe i energetyczne z uwzględnieniem uwarunkowań polityki surowcowej i klimatyczno-energetycznej
⦁ Energia odnawialna i gospodarka odpadami jako czynniki zrównoważonego rozwoju
⦁ Badania środowiska przyrodniczego wspomagające jego zrównoważone zagospodarowanie
Badania naukowe prowadzone są w dyscyplinie: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka, a uzupełniająco w dyscyplinie nauki o Ziemi i środowisku, z wykorzystaniem dorobku innych nauk inżynieryjno-technicznych, a także niektórych innych nauk ścisłych i przyrodniczych oraz nauk społecznych.
Prace badawcze w Instytucie prowadzi się w szczególności w następujących specjalnościach naukowych:
⦁ Prognozowanie, poszukiwanie, rozpoznawanie i dokumentowanie złóż kopalin,
⦁ Szacowanie, klasyfikacja, waloryzacja i ochrona zasobów złóż oraz ich ocena geologiczno-gospodarcza,
⦁ Optymalizacja zagospodarowania i wykorzystania złóż, z użyciem narzędzi modelowania matematycznego procesów produkcyjnych,
⦁ Ekonomiczne, formalno-prawne, techniczne, technologiczne i środowiskowe uwarunkowania pozyskiwania surowców mineralnych ze źródeł pierwotnych, wtórnych
i odpadowych,
⦁ Ocena ekonomiczna przedsięwzięć inwestycyjnych w gospodarce surowcowej i paliwowo-energetycznej,
⦁ Modelowanie i optymalizacja gospodarki surowcowej i energetycznej,
⦁ Budowa systemów i narzędzi do wsparcia podejmowania decyzji w energetyce i górnictwie,
⦁ Polityka surowcowa i bezpieczeństwo surowcowe,
⦁ Polityka klimatyczno-energetyczna i bezpieczeństwo energetyczne,
⦁ Badanie rynków surowców mineralnych, paliw i energii,
⦁ Badania operacyjne, systemowe i strategiczne w zakresie gospodarki surowcami mineralnymi, paliwami i energią,
⦁ Nowe i odnawialne źródła energii, szczególnie optymalizacja wykorzystania potencjału geotermalnego,
⦁ Optymalizacja magazynowania energii i substancji w górotworze,
⦁ Geofizyczne badanie oddziaływania procesów pozyskiwania surowców na środowisko przyrodnicze oraz infrastrukturę techniczną,
⦁ Gospodarka o obiegu zamkniętym,
⦁ Optymalizacja gospodarowania odpadami oraz innowacyjne rozwiązania technologiczne na bazie odpadów,
⦁ Geologiczne i środowiskowe podstawy gospodarowania wodą, z uwzględnieniem składników biogennych,
⦁ Analizy środowiskowe w cyklu życia surowców, w tym analiza śladu środowiskowego i śladu węglowego,
⦁ Badania skutków oddziaływania człowieka na środowisko, ze szczególnym uwzględnieniem obszarów przemysłowych, zdegradowanych i zurbanizowanych.
M.B.: Kiedy zrealizowano w Instytucie nową inwestycję i jaki był jej cel?
M.W.: Inwestycję pod nazwą: „Centrum Zrównoważonej Gospodarki Surowcami i Energią” zrealizowano we wrześniu 2023 przy Instytucie Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk (IGSMiE PAN) w Krakowie.
Projekt współfinansowany był ze środków Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Małopolskiego na lata 2014 – 2020. Partnerami w projekcie są: Zakłady Górniczo-Hutnicze „Bolesław” S.A., Geotermia Mazowiecka S.A. oraz EGM S.A.
Nowopowstały budynek laboratoryjno-biurowy przy ul. Wybickiego 7A w Krakowie (6 kondygnacji naziemnych + garaż podziemny) o łącznej powierzchni użytkowej 2690 m2 zapewnia pomieszczenia biurowe dla ponad 100 osób. Jest wysoce energooszczędny i wykorzystuje do ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji odnawialne źródła energii.
Celem tego projektu jest przede wszystkim wspieranie rozwoju nowoczesnej energetyki (w tym odnawialnych źródeł energii) oraz pozyskiwania surowców w ramach koncepcji gospodarki o obiegu zamkniętym, w tym: współkształtowanie rozwoju i postępu naukowo-badawczego poprzez realizację badań naukowych, prac badawczo-rozwojowych i usług komercyjnych; wypracowywanie i wdrażanie innowacyjnych rozwiązań w zakresie pozyskiwania i wykorzystania surowców metalicznych i niemetalicznych, rozwoju odnawialnych źródeł energii (zwłaszcza energii geotermalnej), efektywnego i zrównoważonego przetwórstwa surowców, energii i materiałów odpadowych, wytwarzania nowych materiałów (np. glinokrzemianowych materiałów mikro/mezoporowatych i surowców biogenicznych), opracowywania nowych rozwiązań informatycznych bądź adaptacji istniejących narzędzi dla górnictwa, energetyki i inżynierii środowiska.
M.B.: Jakie wartości dodane oferuje nowopowstałe centrum?
M.W.: W pierwszej kolejności budynek zapewnia nowoczesne pomieszczenia biurowe dla naszych pracowników, ale najważniejsze posiada nowo powstałe laboratoria badawcze pozwalające poszerzyć obszary badawcze jaki i usług dla podmiotów gospodarczych oraz podnieść jakoś wykonywanych prac w szczególności w zakresie odnawialnych źródeł energii, mikroenergetyki i energetyki zawodowej, zrównoważonej produkcji surowców ze złóż kopalin, oraz gospodarki odpadami.
Infrastrukturę badawczą Centrum stanowią trzy kompleksy laboratoriów w nowym budynku Instytutu w Krakowie:
⦁ Laboratorium Kompleksowych Badań Odpadów i Biomasy;
⦁ Stanowisko kompleksowych badań odpadów,
⦁ Stanowisko kompleksowych badań biomasy,
⦁ Laboratorium Modelowania Inżynierskiego;
⦁ Stanowisko Modelowania Geologiczno-Złożowego i Analityki Górniczej,
⦁ Stanowisko Modelowania Geoinżynierskiego,
⦁ Stanowisko Modelowania Procesów Geotermalnych i Systemów Energetycznych,
⦁ Stanowisko Modelowania Zrównoważonej Gospodarki Surowcami,
⦁ Stanowisko Modelowania Zrównoważonej Gospodarki Energią,
⦁ Laboratorium Geofizyki Inżynierskiej (rozbudowa).
Również w ramach inwestycji miała miejsce rozbudowa i modernizacja Laboratorium Geotermalnego IGSMiE PAN w Bańskiej Niżnej na Podhalu.
Infrastruktura Centrum Laboratorium Kompleksowych Badań Odpadów i Biomasy
Laboratorium składa się z dwóch stanowisk specjalistycznych:
1. Stanowisko Kompleksowych Badań Odpadów:
• zespół urządzeń do badań składu chemicznego:
⦁ kwadrupolowy spektrometr mas z plazmą wzbudzoną indukcyjnie ICP MS Thermo Scientific iCAP RQ,
⦁ spektrofotometr UV-VIS Thermo Scientific Aquamate 8100,
⦁ spektrometr – analizator rtęci Milestone DMA-80 evo,
• zespół urządzeń do badań składu ziarnowego:
⦁ wstrząsarka do analizy granulometrycznej sitowej Haver&Boecker EML200 Premium Remote,
⦁ laserowy analizator wielkości cząstek Malvern Panalytical Mastersizer3000 + Hydro EV,
zespół urządzeń do badań składu fazowego:
⦁ badawczy mikroskop polaryzacyjny Nikon Eclipse Ci-L z katodą do immunofluorescencji CITL MK5 i kamerą mikroskopową cyfrową Delta Optical DLT Cam Pro,
⦁ skaningowy mikroskop elektronowy SEM/EDS Thermo Fisher Scientific Axia ChemiSEM,
⦁ dyfraktometr rentgenowski Rigaku Smartlab z oprogramowaniem do obróbki wyników SmartLab StudioII,
zespół urządzeń pomocniczych:
⦁ komora badań cieplnych Wamed-Lab KBC 100G,
⦁ piec muflowy MagmaTherm MT-1300-7-B2 3,5 kW 1300°C,
⦁ młynek kulkowy Fritsch Pulverisette 1kW 1µm.
2. Stanowisko Badań Biomasy:
• zespół urządzeń specjalistycznych do badań różnych rodzajów biomasy:
⦁ analizator CHNS LECO CHN828+S832,
⦁ analizator STA Netsch Perseus STA 449 F3 Jupiter sprzężony bezpośrednio ze spektrometrem FTIR Bruker Alpha II,
⦁ kalorymetr izoperiboliczny LECO AC600,
⦁ analizator TOC Signal Group MiniFID 3010 Pure,
• zespół urządzeń pomocniczych:
⦁ laboratoryjny młynek nożowy Testchem LMN-240 5,5 kW 5 mm,
⦁ laboratoryjny młynek nożowy Testchem LMN-100 2,2 kW 0,425 mm,
⦁ piec muflowy Czylok FCF 7SHM 2,8 kW 1300°C
Laboratorium Modelowania Inżynierskiego
Laboratorium obejmuje pięć stanowisk specjalistycznych w zakresie modelowania:
1. Geologiczno-Złożowego i Analityki Górniczej,
2. Geoinżynierskiego,
3. Procesów Geotermalnych i Systemów Energetycznych,
4. Zrównoważonej Gospodarki Surowcami,
5. Zrównoważonej Gospodarki Energią.
Laboratorium Modelowania Inżynierskiego, w ramach zabudowanej specjalistycznej infrastruktury IT i oprogramowania, świadczy profesjonalne usługi szkoleniowe i doradcze w przystosowanej na te cele sali badawczo-szkoleniowej wyposażonej w profesjonalny sprzęt komputerowy oraz około 30 programów specjalistycznych. Swoim zasięgiem obejmuje także sieć kilkudziesięciu stanowisk rozproszonych w nowym budynku, wchodzących w skład poszczególnych stanowisk specjalistycznych.
Laboratorium Geofizyki Inżynierskiej
Laboratorium do tej pory było wyposażone w:
• sejsmometr Geometrix Geode 48-kanałowy z akcelerometrem trójskładowym,
• georadar Mala ProEx z antenami powierzchniowymi i otworową,
• zestaw sejsmometryczny Bruela-Kjera,
• opracowane własne systemy pomiarowe: Lofres do pomiarów interferometrią sejsmiczną oraz Seismobile do pomiarów 3D budowy i właściwości płytkiego podłoża geologicznego metodą sejsmiczną i georadarową.
Wyposażenie w ramach inwestycji zostało uzupełnione o:
• zestaw aparatury sejsmicznej R.T. Clark Companies 24-kanałowy z kablami połączeniowymi i kostką sieciową Geometrics,
• zestaw do pomiarów drgań parasejsmicznych Vibra+,
• akcelerometr trójosiowy PCB Piezotronics,
• zestaw georadarowy Mala GX HDR z dwoma antenami i kółkiem pomiarowym.
Laboratorium Geotermalne
Laboratorium zlokalizowane w Bańskiej Niżnej na Podhalu, do tej pory obejmowało następujące obiekty (wyposażenie) i instalacje:
• otwór geotermalny Bańska IG-1,
• budynek główny pracowni i zaplecza Laboratorium Geotermalnego (biura, sala konferencyjna),
• budynek techniczny (wymiennikownia ciepła, zaplecze magazynowe),
• budynek hodowli ryb (zbiorniki do hodowli ryb, zaplecze magazynowe),
• szklarnia z suszarnią (funkcja szklarni i suszarni drewna), • zbiornik technologiczny,
• system kaskadowego, pięciostopniowego odbioru ciepła,
• system otworowej aparatury pomiarowej do testów złożowych,
• badawcze stanowisko odsalania wód geotermalnych, łączące odżelazianie wody z wykorzystaniem złoża katalitycznego, ultrafiltrację i dwa niezależne, połączone szeregowo systemy odwróconej osmozy.
Proces rozbudowy i modernizacji Laboratorium objął:
• budowę nowej stacji badawczej do uzdatniania wody geotermalnej z hybrydowym systemem odsalania wraz z instalacją termicznego zatężania koncentratu wykonaną przez Veolia Water Technologies,
• modernizację istniejących obiektów (budynek główny i techniczny, szklarnia).
Warto podkreślić, iż obecnie nasze Laboratorium Geotermalne wraz z laboratoriami Akademii Górniczo-Hutniczej w Miękini koło Krzeszowic, jako strategiczna infrastruktura badawcza pn. „Krajowe Centrum Geotermii i Pomp Ciepła” zostało wpisane w Polską Mapę Infrastruktury Badawczej. Z tych względów przewidywana jest w przyszłości dalsza rozbudowa tego laboratorium (m.in. o system gruntowego magazynu ciepła w technologii BTES zasilanego kolektorami słonecznymi oraz ciepłem z otworu geotermalnego, a także doświadczalną elektrownię geotermalną w technologii ORC, bazującą na cyklu Rankine’a).
M.B.: Do kogo skierowana jest oferta Instytut?
M.W.: Naszą ofertą kierujemy w szczególności do przedsiębiorców z sektora przemysłu wydobywczego i surowcowego, paliwowo-energetycznego, a także podmiotów działających w obszarze ochrony i inżynierii środowiska. Obecny zakres prac realizowanych przez Instytut dla podmiotów gospodarczych jest bardzo szeroki i interdyscyplinarny.
Poniżej wskazano główne obszary tematyczne prac badawczych oferowanych przez poszczególne Pracownie Instytutu:
I. Geologia stosowana:
Prognozowanie, poszukiwanie, rozpoznawanie i dokumentowanie złóż kopalin
Szacowanie i klasyfikacja zasobów złóż i ich ocena geologiczno-gospodarcza
Kartografia geologiczno-gospodarcza i geośrodowiskowa
Zasady i podstawy prawne racjonalnej gospodarki złożami, ich waloryzacji i ochrony
Systemy informatyczne w gospodarce zasobami złóż (modele cyfrowe złóż)
Przygotowanie i opiniowanie wniosków koncesyjnych
Przygotowywanie projektów robót geologicznych i nadzór geologiczny
II. Górnictwo:
Kierunki rozwoju nowych technologii eksploatacji złóż
Ocena efektywności systemów eksploatacji złóż
Ocena uciążliwości warunków geologiczno-górniczych eksploatacji złóż
Cyfrowe modelowanie i harmonogramowanie produkcji górniczej
Ocena możliwości zagospodarowania złóż i pozyskiwania surowców mineralnych
Ekonomiczne, formalno-prawne, techniczne, technologiczne i środowiskowe uwarunkowania pozyskiwania surowców mineralnych ze źródeł pierwotnych, wtórnych i odpadowych
III. Ekonomika górnictwa i energetyki:
Ocena ekonomiczna przedsięwzięć inwestycyjnych w górnictwie oraz w sektorze paliwowo-energetycznym
Wycena aktywów geologiczno-górniczych
Projektowanie i szacowanie kosztów pozyskania węgla, likwidacji kopalń, obciążeń publiczno-prawnych i cywilno-prawnych górnictwa
IV. Gospodarka surowcami mineralnymi:
Analizy i prognozy światowego i krajowego rynku surowcowego (produkcja, podaż, popyt, ceny)
Modelowanie krajowej gospodarki surowcowej
Polityka surowcowa Polski na tle innych krajów
Ocena bezpieczeństwa surowcowego kraju
V. Gospodarka paliwami i energią:
Polityka energetyczna i ocena bezpieczeństwa energetycznego regionów oraz kraju
Narzędzia polityki energetycznej i ekologicznej
Modelowanie, prognozowanie i optymalizacja rozwoju krajowego systemu paliwowo-energetycznego, także z zastosowaniem modeli matematycznych
Analizy międzynarodowych i krajowych rynków paliw oraz rynków energii
Nowe metody wychwytywania oraz magazynowania gazów i energii, w szczególności dwutlenku węgla i wodoru
Analizy wykorzystania paliw w transporcie (w tym: e-mobility, CNG)
VI. Odnawialne źródła energii:
Racjonalne wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych
Ocena potencjału geotermalnego wód wraz z analizą korzyści technicznych, ekonomicznych i środowiskowych (w tym walorów balneologicznych i leczniczych)
Ocena warunków hydrogeologicznych zbiorników wód podziemnych w płytkich horyzontach wodonośnych pod kątem oceny potencjału wodnego (woda pitna) i energetycznego (pompy ciepła)
Optymalizacja wykorzystania energii geotermalnej w tzw. hybrydowych (wielopaliwowych) systemach ciepłowniczych
Ocena stopnia redukcji emisji z paliw biomasowych w nowoczesnych kotłach stałopaliwowych
Analiza energooszczędności oraz optymalizacja doboru instalacji do produkcji energii elektrycznej i cieplnej
VII. Surowce ze źródeł wtórnych i odpadowych:
Źródła, parametry jakościowe oraz możliwości użytkowania mineralnych surowców odpadowych i kopalin towarzyszących
Charakterystyka mineralogiczno-technologiczna surowców skalnych, w tym odpadowych
Możliwości technologiczne oraz aspekty prawno-finansowe odzysku surowców mineralnych z odpadów
Badania naturalnych i syntetycznych surowców mineralnych pod kątem ich wykorzystania jako sorbentów gazów
Analiza systemów zbiórki i przetwarzania (recyklingu) złomów jako wtórnych źródeł surowców
Metodyka śladu środowiskowego (LCA) i śladu węglowego (CF) oraz analizy środowiskowe w całym cyklu życia surowców
VIII. Geoinżynieria i inżynieria środowiska:
Badania jakości i stateczności górotworu w warunkach obciążeń statycznych i dynamicznych wokół wyrobisk podziemnych, budowli oraz obiektów naziemnych
Badania geofizyczne budowy, właściwości i czasoprzestrzennego zachowania się ośrodków gruntowych i skalnych z zastosowaniem metod falowych: sejsmicznej, sejsmologicznej, sejsmoakustycznej, sejsmometrycznej i georadarowej
Rozpoznanie, badania i analiza jakości środowiska gruntowo-wodnego, w szczególności w pobliżu czynnych i zamkniętych obiektów przemysłowych oraz obiektów składowania odpadów
Wykorzystanie odpadów wydobywczych i przemysłowych do celów rekultywacji
Zamykanie i rekultywacja składowisk odpadów komunalnych oraz przemysłowych
Zapraszamy do współpracy i do odwiedzenia naszej strony internetowej:
www.min-pan.krakow.pl
M.B.: Dziękuje za rozmowę.