Ciecze jonowe to substancje o specjalnych właściwościach. Wpisują się w założenia tzw. zielonej chemii. Właściwościami charakteryzującymi nowoczesne ciecze jonowe są: znikoma prężność par, wysoka trwałość termiczna (wysokie temperatury rozkładu), niskie temperatury topnienia oraz niska toksyczność. Właściwości te pozwalają na ich szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu oraz badaniach naukowych. Jednym z obszarów, gdzie wiąże się z nimi szczególne nadzieje jest branża energetyczna. Stosowane są one w miejscach wylotowych z różnych procesów, gdzie mogą oczyszczać gazy np. w kominach, płuczkach, skruberach itp.

–  Naszym celem jest znalezienie takich substancji, które będą jak najlepszym absorbentem dwutlenku węgla, a ich stosowanie będzie jak najbardziej ekologiczne i bezpieczne dla środowiska  – tłumaczy Karol Baran, student studiów magisterskich na Wydziale Chemicznym i pomysłodawca badań. 

Stworzenie nowych cieczy jonowych, o określonych właściwościach, których poszukują naukowcy jest procesem długotrwałym. Jedną z metod jest zastosowanie syntezy wielu związków, co jednak jest niezwykle czasochłonne, kosztowne i mało efektywne.

– By znaleźć interesujące nas substancje, nie stosujemy syntezy, tylko prowadzimy badania modelowe z wykorzystaniem metodologii QSPR czyli metody badania ilościowej zależności między właściwością a strukturą – wyjaśnia prof. Adam Kloskowski. – Prowadząc modelowe badania komputerowe w ramach metod chemometrycznych, symulacyjnych, można znaleźć takie cechy substancji, które decydują o właściwościach, których poszukujemy czyli zdolność do pochłaniania dwutlenku węgla, biodegradowalności, ale również gęstości, lepkości czy przenikalności cieplnej. 

– Nasze badania składają się z kilku modułów – wyjaśnia Karol Baran. – W pierwszym etapie tworzymy modele łączące właściwości cieczy jonowych z ich chemiczną strukturą, korzystając z metod statystycznych, uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji. Następnie prowadzimy symulacje komputerowe, z wykorzystaniem dynamiki molekularnej, które pozwalają nam zgłębić bliżej mechanizm procesu, dowiedzieć się o sposobie pochłaniania przez ciecz CO2. W ostatnim etapie, mając do dyspozycji ciecze o najlepszych parametrach, zamierzamy przeprowadzać eksperymenty, które ostatecznie potwierdzą ich właściwości. 

Efekty badań zostaną pokazane w pracy magisterskiej Karola Barana, który już planuje kontynuację badań na studiach doktoranckich.

– Badania nad absorbcją dwutlenku węgla wymagają czasu i cierpliwości – podkreśla prof. Adam Kloskowski.  – Ten projekt ich nie kończy, jest to dopiero etap początkowy. Planujemy perspektywę czasową około 4-5 najbliższych lat.

Projekt pn. „Czy dobry materiał do pochłaniania dwutlenku węgla powinien być głównie wolną przestrzenią? - studium przypadku 4-kationowych aminokwasowych cieczy jonowych” jest realizowany w ramach programu Radium Learning Through Research Programs.