Grįžę iš Amerikos kuria naujos kartos baterijų technologijas
Dr. Li­nas Vil­čiaus­kas po 12 me­tų, pra­leis­tų už­sie­ny­je, Vo­kie­ti­jo­je ir JAV, per­nai grį­žo į Lie­tu­vą ir kar­tu su žmo­na, taip pat moks­li­nin­ke, dr. Shan­non Stauf­fer Fi­zi­nių ir tech­no­lo­gi­jos moks­lų cen­tre (FTMC) Vil­niu­je ku­ria nau­jos kar­tos ba­te­ri­jas. Ket­ve­rių me­tų pro­jek­tui, skir­tam iš­plė­to­ti sta­cio­na­rių na­trio jo­nų van­de­ni­nių ba­te­ri­jų tech­no­lo­gi­ją iki pa­ten­to ly­gio, su­bur­ta tarp­tau­ti­nė gru­pė.

Prognozuojama, kad iki 2022 metų stacionarių elektros srovės šaltinių poreikis pasaulyje išaugs net penkis kartus. FTMC Elektrocheminės medžiagotyros skyriuje kuriamos naujo tipo natrio jonų vandeninės baterijos turėtų būti pigesnės, saugesnės ir tvaresnės už esamas stacionarių elektros kaupiklių technologijas.

„Jeigu norime, kad mūsų mokslas būtų pasaulinio lygio, jį reikia ir finansuoti pasauliniu lygiu. Jei nefinansuosime, jis bus pusiau ar ketvirtadaliu pasaulinio lygio.“

„Vandeninės baterijos – nieko naujo, dabar tokios yra beveik kiekviename automobilyje. Gerai visiems žinomos ir ličio jonų baterijos, naudojamos įvairiuose elektronikos prietaisuose. Bandome tuos du pasaulius sujungti – sukurti baterijas, kurios būtų vandeninės, bet labiau panašios į ličio jonų, tik didelės ir skirtos stacionariam energijos kaupimui, pavyzdžiui, namų ūkiams, elektros tinklams“ – sakė „Lietuvos žinioms“ dr. L. Vilčiauskas.

Projektas finansuojamas pagal Protų pritraukimo ir reintegracijos programą. Tačiau ši programa, pasak 35 metų mokslininko, – tik sutapimas. Priežasčių grįžti buvo keletas.

Pratęsė Th. von Grotthusso darbą

Iš Joniškio kilęs mokslininkas Vilniaus universitete (VU) baigė chemijos bakalauro studijas. Gavęs Vokietijos akademinių mainų tarnybos stipendiją, magistrantūrai pasirinko Ulmo universitetą. 2008 metais Maxo Plancko institute Štutgarte pradėjo doktorantūrą. 2012 metais Štutgarto universitete apgynė gamtos mokslų daktaro laipsnį. Tais pačiais metais kaip pagrindinis autorius su bendradarbiais iš Vokietijos ir JAV paskelbė mokslinį straipsnį prestižiniame žurnale „Nature Chemistry“.

„Mane visada domino elektrocheminiai energijos šaltiniai ir kvantinė chemija, molekulinis modeliavimas. Maxo Plancko institute dirbau vienoje pirmaujančių grupių Europoje ar net pasaulyje. Mes pirmieji paaiškinome jonų pernašos mechanizmą vienoje labai įdomioje medžiagoje – fosforo rūgštyje. Prieš daugiau kaip 200 metų pirmasis pasaulyje apie tai pradėjo kalbėti vienas garsiausių mūsų istorinių mokslininkų Theodoras von Grotthussas.“

Gedučių dvarelyje Pakruojo rajone gyvenęs vokiečių kilmės Lietuvos mokslininkas Th. von Grotthussas 1805 metais suformulavo pirmąją pasaulyje elektrolizės teoriją. Dr. L. Vilčiauskui buvo lemta pratęsti kraštiečio iš Šiaurės Lietuvos darbą.

Tarptautinė komanda

Štutgarto universiteto absolventas podaktarinę stažuotę atliko Niujorko, Kalifornijos bei Teksaso universitetuose JAV. Teksaso universitete Ostine daktaro disertaciją apgynė ir lietuvio žmona amerikietė dr. Sh. Stauffer. Studijų metais ji bendradarbiavo su ličio jonų baterijų išradėju prof. Johnu Goodenoughu.

„Buvau kviečiamas grįžti dar anksčiau. Kelerius metus truko pokalbiai ir su VU, ir su FTMC vadovybe, galimybių ieškojimas. Kai žmona baigė doktorantūrą ir mano sutartys baigėsi, svarstėme, kur geriau būtų įgyvendinti kilusias mokslines idėjas ir kodėl nepabandžius Lietuvoje plėtoti naują temą, kuriai sąlygos gali būti visiškai puikios, – prisiminė dr. L. Vilčiauskas. – Įsidarbinimas ir migracijos procesai šiuo metu yra šiek tiek supaprastinti mokslininkams. Tai labai padėjo. Nereikėjo ieškoti jokių papildomų darbo leidimų. Lietuvos mokslininkų bendruomenė maloniai sutiko priimti ir žmoną. Užsieniečių mokslininkų, kaip ir studentų, daugėja.“

Šiuo metu prie vykdomo projekto prisidėjo dr. Jurga Juodkazytė iš FTMC Elektrocheminės medžiagotyros skyriaus, turinti daug patirties vandenilio energijos tyrimų srityje. Dar vienas tyrėjas pakviestas iš užsienio. Buvęs dr. L. Vilčiausko bendradarbis Vokietijoje kilęs iš Latvijos.

Mokslininkų pora dr. Linas Vilčiauskas ir dr. Shannon Stauffer pernai grįžo į Lietuvą iš JAV.Asmeninio archyvo nuotrauka

Pigesnės, saugesnės, tvaresnės

„Mūsų kuriamų baterijų pagrindinis pranašumas – kaina. Jos bus gerokai pigesnės. Kitas pranašumas – saugumas. Su ličio baterijomis susiję dar daug saugumo problemų, – lygino projekto vadovas. – Prieš keletą metų „Samsung“ mobilieji telefonai sproginėjo tiesiog kišenėse. Ir dabar dar tokių atvejų pasitaiko. Ličio jonų baterija – gana paprastas ir gana pavojingas prietaisas. Ji yra nestabili ir pilna degaus, toksiško skysčio. Todėl turi būti labai sandari, tvirtame kevale. Ypač elektromobilyje ji turi būti apsaugota, kad per avariją nebūtų pažeista ir jos nepasiektų ugnis.“

Įgyvendinant projektą ieškoma vandeninių tirpalų, kurie būtų tinkami baterijoms. Kartu – ir naujų medžiagų, kurios būtų gerokai pigesnės, kur kas paprasčiau pagaminamos ir utilizuojamos, perdirbamos.

„Švari, greita gamyba, švarus, greitas utilizavimas bei perdirbimas ir, jei galima, vėl panaudoti tą patį ciklą naujoms sistemoms gaminti, – pabrėžė dr. L. Vilčiauskas. – Kad susidarytų vientisas tvarus ciklas ir būtų kuo mažiau atliekų, kuo mažiau reikėtų sunaudoti energijos joms perdirbti.“

Susidomėjimas naujos kartos baterijų technologijomis visame pasaulyje milžiniškas, ir šios srities žaidėjų, pasak mokslininko, yra daug. Viena jų – amerikiečių kompanija „Tesla“, gaminanti elektromobilius ir jų komponentus bei kroviklius. Azijos valstybės meta didžiulius pinigus ir žmogiškuosius išteklius, kad sustiprintų šią sritį ir galėtų dominuoti. Šiemet pradedami ir didžiuliai Europos Sąjungos (ES) projektai, skirti stiprinti baterijų gamybą Europoje, kad būtų galima pereiti prie švarios energijos ir garantuoti automobilių pramonės konkurencingumą. Projektui „European Battery Alliance“ Europos Komisija skiria 2,7 mlrd. eurų. Šiuo metu aptariami didžiulės programos „Batteries 2030“ metmetys. Ateinantį dešimtmetį šios srities moksliniams tyrimams visoje Europoje bus skirta 1 mlrd. eurų. Programa „European Strategic Energy Technology Plan“ numato, kaip atrodys Europos energetika ir kaip bus investuojama į atsinaujinančius energetikos šaltinius.

Projektų aptarimuose aktyviai dalyvauja ir dr. L. Vilčiausko komanda. Ieško galimybių įsitraukti, rasti partnerių.

Kad būtų pasaulinio lygio

Lietuvos mokslo padėtis, sugrįžusio tyrėjo vertinimu, yra labai pagerėjusi. Atsiradus ES struktūriniams fondams įvyko didžiulių pokyčių. Be to, per kelerius pastaruosius metus Lietuva integravosi į Europos kosmoso agentūrą, Europos branduolinių tyrimų organizaciją CERN. Tampame didelio tinklo dalimi. Jei reikia kokios nors aparatūros, galima naudotis nuvykus į bet kokį Europos centrą. Greitai Lietuva turėtų įstoti ir į Europos aukšto našumo skaičiavimų infrastruktūrą – pagerės didelių kompiuterių prieiga.

„O atlyginimai – toks dalykas, kad sunku lyginti. Skaitinė išraiška labai skirtinga, bet skiriasi ir pragyvenimo lygis. Pavyzdžiui, mūsų gyvenimo kokybė labai panaši – Vokietijoje, Amerikoje ar Lietuvoje. Esame eiliniai vidutines pajamas gaunantys žmonės ir mūsų poreikiai atitinka gaunamas pajamas, – juokėsi mokslininkas. – Lietuvoje bazinė alga mažoka, bet turint kokį nors projektą situacija pagerėja. Ypač kai atsiranda tokių galimybių kaip Protų pritraukimo ir reintegracijos programa. Jos finansuojami projektai – geras startas, o po ketverių metų jau galima dalyvauti europinėse programose, kituose projektuose.“

Dr. L. Vilčiausko manymu, viena opiausių problemų šiuo metu – maži atlyginimai jauniems, pradedantiems mokslininkams. Ir apskritai mokslo finansavimas. Kad jis vyktų sklandžiai. Nebūtų toks netolygus.

„Reikėtų iš esmės reformuoti mokslo finansavimo sistemą – kaip organizuojami kvietimai, programos. Kad procesas nebūtų toks kaip dabar. Atsirado pinigų – staigiai darom. Praeina vieni, dveji metai – nieko nėra. Vėl atsiranda kokia nors programa, vėl greitai darom, – kalbėjo tyrėjas. – Pasaulyje viskas vyksta labai tolydžiai. Visi iš anksto žino, kad tokiu metu bus tokia programa, toks kvietimas, ir ruošiasi, bendrauja, kuria grupes. Kitais metais vėl viskas iš anksto žinoma ir derinama. Šiuolaikinis mokslas yra tiesiogiai susijęs su finansavimu. Jeigu norime, kad mūsų mokslas būtų pasaulinio lygio, jį reikia ir finansuoti pasauliniu lygiu. Jei nefinansuosime, jis bus pusiau ar ketvirtadaliu pasaulinio lygio.“

Ir vykdoma mokslo reforma, dr. L. Vilčiausko įsitikinimu, yra gana paviršutiniška. Neaišku, kas reformuojama. Universitetų jungimas de jure įvyko, de facto neįvyko. Keletas universitetų užsidarė, bet ne dėl reformos, o kad nebėra studentų.

60–70 valandų per savaitę

FTMC Elektrocheminės medžiagotyros skyriaus vyriausiasis mokslo darbuotojas taip pat yra VU Chemijos ir geomokslų fakulteto docentas. Dėsto kvantinę chemiją antro kurso chemijos studentams ir programavimą visiems Chemijos ir geomokslų fakulteto pirmakursiams: chemikams, medžiagotyrininkams, geografams, kartografams.

Mokslininko žmona dr. Sh. Stauffer taip pat dėsto chemiją VU medikams ir neorganinę chemiją – „Erasmus“ programos studentams.

Dr. L. Vilčiauskas dėstė ir užsienyje, daugiausia – Amerikoje. Jo manymu, studentai visur panašėja ir po kelerių metų didelio skirtumo nebebus. Šiuo metu nemažai pasaulio universitetų paskaitos pasiekiamos internete. Studentai mato, kaip ten viskas vyksta, to paties reikalauja ir čia.

„Krūvis mokslininkams visada didelis. Po 60–70 valandų per savaitę yra kasdienybė“, – sakė dr. L. Vilčiauskas.