Про науково – технічну діяльність керівника-засновника наукової школи «Перетворення видів енергії – біоенергетика – екобіотехнологія»
завідувач кафедри екобіотехнології та біоенергетики д. хім. наук проф. Кузьмінського Є. В.
Кузьмінський Євгеній Васильович свій шлях у науку розпочав у 1966–1972 рр. на хіміко-технологічному факультеті КПІ, на кафедрі технології електрохімічних виробництв, яку тоді очолював видатний учений і педагог професор Л.І. Антропов, під керівництвом якого виконувалися дослідження світового рівня. На останніх курсах поєднував навчання з роботою в Інституті загальної та неорганічної хімії (ІЗНХ) АН УРСР. У 1972р. з відзнакою закінчив Київський ордена Леніна політехнічний інститут зі спеціальності «Технологія електрохімічних виробництв». Свою трудову діяльність розпочав в ІЗНХ АН УРСР у 1971р. техніком, а потім за розподілом з 1972р. по 1980р. інженером, старшим інженером, науковим співробітником. У 1977-1979 р.р. навчався в заочній аспірантурі ІЗНХ НАН України і у 1979 р. достроково захистив кандидатську дисертацію «Термоэлектрические свойства электрохимических редокс – систем в расплавленных и водных электролитах» зі спеціальності 02.00.05 – «Електрохімія». Працював у відділі, який очолював академік АН УРСР О.В. Городиський, який і був науковим керівником кандидатської та докторської дисертацій.
У 1980-1983 р.р. – науковий консультант Відділення хімії і хімічної технології Президії АН УРСР, яке на той час очолював академік АН УРСР В.П. Кухар.
У 1983 р. Кузьмінський Є.В. повернувся до ІЗНХ АН УРСР, де працював старшим, а потім провідним науковим співробітником, продовжуючи дослідження в галузі перетворення видів енергії. Керував розробками, у тому числі на замовлення підприємств, займався впровадженням результатів досліджень у виробництво.
Закінчив докторантуру ІЗНХ АН УРСР, доктор хімічних наук з 1990р., дисертацію «Термоелектрические явления в гальванических и термогальванических елементах» достроково захистив в ІЗНХ АН УРСР зі спеціальності 02.00.05 – «Електрохімія». Має звання старшого наукового співробітника (1986р.), та професора з тієї ж спеціальності «Електрохімія».
У 1990 році, після захисту докторської дисертації, був призначений директором Науково-інженерного центру «Техноелектрохім» НАН України (Центр), який був створений з його ініціативи за сприяння академіка О.В. Городиського на базі Дослідного виробництва і СКТБ ІЗНХ. Головним напрямом роботи Центру була розробка хімічних джерел струму нового покоління (ХДС ) на основі нетрадиційних електрохімічних систем, у тому числі з літієвими анодами і електролітами на основі неводних розчинників і розтопів солей. Як директор НІЦ «Техноелектрохім» НАНУ керував новітніми науковими та конструкторськими розробками, випуском дослідних партій літієвих ХДС, їх електроактивних речовин та електролітів, в тім числі на замовлення Міноборони, та широкомасштабним впровадженням у виробництво різноманітних типів енергоперетворюючих систем (літієвих джерел струму, електролітів іоністорів, фото- і термоелементів та їх хімічних компонентів), в тому числі масштабними промисловими поставки (НВО «Октава», м. Київ, з-д «Риф» м. Воронеж та ін.).
В 1990-2000 р.р. – керівник задекларованого наукового напрямку та цільових науково – технологічних робіт: «Разработка литиевых злементов питання (габарит R6) – договор №10/92 от 23.01.1992 г. с Институтом общей енергетики НАН Украины; «Программа фундаментальних и поисковых исследований Министерства обороны Украины (утверждена 07.08.1992 г.)» – Договор АХ-ТЗХ-112-У А, 3/001 от 18.09.1992г., Договор АХ-ИОНХ-04-УА, 3/022/2 от 30.10.1992г.; «Термоелектрорушійна сила на границі розподілу фаз метал-електроліт» – Грант Фонду фундаментальних досліджень 3.2/68, наказ № 82 від 02.08.1993 р. та № 51 від 22.03.1994 р. ДКНТ України; «Макроциклічні ліганди, макроциклічні комплексні сполуки та їх системи у розтопленому, аморфному та кристалічному стані (синтез, властивості та використання) – Програма спільного фінансування Міжнародним науковим фондом та Урядом України науково-дослідних проектів українських вчених; Грант К20100 / 1995 р.; «Нетрадиційний метод синтезу диоксиду марганцю та його сполук з літієм» – Грант Фонду фундаментальних досліджень 3.3/115, наказ № 52 від 22.03.1994 р. та № 52 та № 58 від 11.05.1995 р. ДКНТ України; «Термоелектричні явища на межі фаз електрод/рідкий електроліт» – Програма спільного фінансування Міжнародним науковим фондом та Урядом України науково-дослідних проектів українських вчених. Грант Р1Т200/1995р.; «Розроблення технології переробки ванадієвих шламів в літійовані оксиди ванадію – електроактивні матеріали літієвих акумуляторів» – Державне замовлення на науково-технічну продукцію 6.97.260, наказ №279 від 26.09.1997 р. Міннауки України. 1997-1998рр.; «Розроблення літієвих акумуляторів з фазами впровадження на основі вітчизняної сировини» – Проект ДНТП 04.04 «Джерело», наказ №324 від 05.11.1997 р. Міннауки України. 1998-1999 рр.; «Електрохімічні системи прямого перетворення сонячної, теплової та хімічної енергії в електричну» – Грант Фонду фундаментальних досліджень 03.06.00006. 2000 р.; «Створення технології переробки промислових відходів з метою одержання цінних кольорових металів та електроактивних речовин хімічних джерел струму» – Проект ДНТП 04.05/842 «Електроліз», наказ №102 від 23.04.221997р. Міннауки України. 1997-2000 рр.; «Перетворювач-аккумулятор енергії Сонця» – Проект ДНТП 04.07/06032 «Промінь», наказ № 102 від 23.04.221997 р. Міннауки України. 1997-2000 рр..
У 1997 р. професора Кузьмінського Є.В. запросили на посаду керівника секретаріату – начальника головного управління щойно створеної для забезпечення ефективного розвитку науки і техніки в Україні Ради з питань науки та науково-технічної політики при Президентові України. Працюючи на цій державній посаді отримав 5 ранг державного службовця, продовжував наукову роботу – був керівником тем «Розробка основ науково-технічної політики України» – Проект ДНТП 07.08/2000 «Рада», угода №2/153-2000 від 07.08.2000р. Міносвіти і науки України. 2000 р.; «Розробка та впровадження у виробництво нікель-гідридних акумуляторів широкого вжитку на базі вітчизняної сировини» – Державне замовлення на науково-технічну продукцію 6.99.8, наказ №137 від 02.06.1999р. Міннауки України. 1999-2000рр..
3 2001 року суміщував цю посаду з посадою професора кафедри фізико-хімічних основ біотехнологічних процесів і заступника декана факультету біотехнології і біотехніки НТУУ «КПІ». Науковий керівник теми «Екологічно безпечні фотоелектрохімічні системи перетворення та накопичення енергі» – Державне замовлення на науково-технічну продукцію, наказ №7-1 від 16.02.2001р. МОН України. 2002-2003рр..
Виходячи з пріоритетних напрямів розвитку науки і техніки та науково – технічних напрямів і завдань факультету, прийшов до висновку, що біотехнологія і, насамперед, такі її напрями як екобіотехнологія та біоенергетика, сьогодні є однією з тих галузей, які визначають рівень світової цивілізації і стрімко розвиваються. Традиційні технології, як складова технологій індустріального суспільства, дають відповідь на запитання «Як діяти?» і за головну мету мають підвищення доданої вартості – тобто отримання прибутку понад усе. Екологічна біотехнологія, як невід’ємна складова суспільства майбутнього «Суспільства знань» (Knowledge Society), дає відповідь на питання «Як співіснувати?» і за мету ставить підвищення якості та безпеки життя членів суспільства, чим і відрізняється від традиційних технологій.
Виходячи з наведеного, за ініціативи Є.В. Кузьмінського і підтримки ректора КПІ ім. Ігоря Сікорського академіка НАН України М.З. Згуровського у 2004р. створено кафедру екобіотехнології та біоенергетики, яка однією з перших здобула ліцензійне право і здійснила перші в Україні випуски бакалаврів, спеціалістів і магістрів зі спеціальності «Екологічна біотехнологія та біоенергетика». У цій сфері він знайшов ділянку, яка пов’язана як з його базовою освітою – електрохімією, так і з напрацюваннями в галузі електрохімічних енергоперетворюючих систем – це біоенергетика. Першочергова увага була сконцентрована на таких енергосистемах як біопаливні елементи, які здатні за допомогою мікроорганізмів перетворювати безпосередньо енергію хімічних зв’язків органічних молекул на електричну енергію чи водень. Подібні процеси дозволяють оминути теплову стадію, трансформувавши вільну енергію зразу ж в електричну. Таким чином, енергія органічних хімічних сполук найбільш ефективно буде використана і при цьому довкілля не буде забруднюватись зайвим теплом. Такі технології дозволять значно скоротити рівень споживання органічного палива, не зменшуючи при цьому рівень енергоспоживання. У розвиток цього твердження було підготовлено і опубліковано низку публікацій за безпосередньої участі академіка НАН України В.П. Кухаря, що стало підґрунтям навчального плану окремої спеціальності «Екобіотехнологія та біоенергетика», яка була вперше започаткована в Україні за активної участі Є.В. Кузьмінського. Так, наприклад: «Біоенергетика—вибір майбутнього», Дзеркало тижня.—16 липня, випуск 27-28, 2005р.; «Екобіотехнологія та біоенергетика – проблеми становлення і перспективи розвитку», Вісник НАН України, №9, 2005, с. 3-18; «Предмет і освітянські аспекти екобіотехнології», Вища освіта України, №2, 2007, с. 55- 62; «Зелена енергетика в Україні: стан, проблеми та перспективи біоенергетики», Відновлювальна енергетика, №4(19), 2009, с. 70-79; «Освітянські аспекти формування єдиного біоенергетичного простору України», Вища освіта України, №2, 2013, с. 79-84; «Глобалізація і якість освіти», Вісник НАН України, №6, 2013, с. 52-60 та ін..
Ці ідеї знайшли своє втілення на кафедрі екобіотехнології та біоенергетики завдяки вдалому поєднанню навчання з науково-дослідницькою роботою за участі студентів – «Інтеграція науково-дослідницької роботи і викладання на прикладі становлення кафедри екобіотехнології та біоенергетики НТУУ «КПІ»», Вісник НАН України, № 10, 2012, с. 42-56.
Кузьмінський Є.В. був науковим керівником ряду НДР в рамках «Прикладних досліджень і розробок за напрямами науково-технічної діяльності вищих навчальних закладів та наукових установ» по КПІ ім. Ігоря Сікорського: «Біотехнологія очищення стічних вод різноманітного походження з одночасним одержанням електрики» – 2264-п. 2009-2010рр., номер держреєстрації НДР 0109V000974; «Біотехнологічне отримання енергії та енергоносіїв з відходів різноманітного походження» – №2444-п. 2011-2012рр., номер держреєстрації НДР 0111U000672; «Фотобіоелектрохімічна конверсія відходів і біосировини з одержанням електричної енергії та енергоносіїв» – №2661-п. 2013-2014рр., № держреєстрації 0113U001650; «Отримання енергоносіїв з відходів виробництва біодизельного палива, промислових стоків, мікроводорості Chlorella vulgaris та відходів її культивування» – №2807-п. 2015-2016рр., № держреєстрації 0115U000399; «Використання потенціалу гідробіонтів для конверсії біосировини та забруднень стічних вод» – № 2041-п. 2017-2018рр., № держреєстрації 0117U002389; «Дослідження процесів біодеструкції органічних відходів різноманітного походження для захисту довкілля на станції «Академік Вернадський»» – НТР н16-2013, номер держреєстрації № 0113U005685.
Підготував повне навчально-методичне забезпечення – підручники і навчальні посібники з грифом і веде такі навчальні дисципліни: «Біофізика», «Біологічні та хімічні сенсорні системи», «Біоелектрохімічні основи біоенергетики», «Проблемні питання екобіотехнології та біоенергетики», «Науково-дослідна робота за темою магістерської дисертації». Наприклад, Біофізика: Підручник для студентів ВНЗ (гриф МОН України), 2007. – 424 стор.; Практикум з біологічної хімії: навч. посібник для студентів ВНЗ (гриф МОН України), 2008. – 80 стор.; Біоенергетика: Підручник для студентів спеціальності 162 «Біотехнології та біоінженерія» (гриф надано Вченою радою КПІ ім. Ігоря Сікорського), 2018. – 306 стор.; Проблемні питання екобіотехнології та біоенергетики:Підручник для студентів ВНЗ спеціальності 162 «Біотехнології та біоінженерія» (гриф надано Вченою радою КПІ ім. Ігоря Сікорського), 2018, 75 стор. та більше 10 навчальних посібників з грифом.
У 2013р. був організатором проведення і співголовою Міжнародної науково-практичної конференції «Технології очищення води – технічні, біологічні та екологічні аспекти, присвяченої пам’яті професора В. Свєнтославського разом з Дослідницьким центр Польської академії наук у м. Києві та Державним університетом «Люблінська політехніка» (Польща). Участь у конференції взяли дослідники та спеціалісти з водоочищення та водопідготовки з університетів, інститутів і наукових установ, науково-виробничих компаній України, Польщі, Росії, Казахстану, Таджикистану, Німеччини і Словенії. Серед них – науковці з дванадцяти українських університетів і трьох інститутів НАН України. Усього ж на розгляд конференції представлено більше ста доповідей. Учасники також обговорили питання наукової співпраці на засіданні круглого столу на тему «Можливості підготовки спільних проектів в рамках освітніх та наукових програм Європейського Союзу». Кузьмінський Є. В. разом з науковцями з Люблінської політехніки за кошти ЄС опублікована спільна монографія з біопаливної енергетики (друга знаходиться у друці) – Bioelectrochemical hydrogen and electricity production. Theoretical bases, description and modeling of the process (Publication approved by the Rector of Lublin University of Technology. Published as part of the Modern education – the development of didactic potential of the Lublin University of Technology), Lublin, 2013, 102р.
Його великий багаторічний досвід у науковій та педагогічній роботі узагальнений у 4-х монографіях: «Неізотермічність електрохімічних систем» (1997р.), «Нетрадиційні електрохімічні системи перетворення енергії» (2002р.), «Біоелектрохімічне продукування електричної енергії та водню» (2012р.) та Bioelectrochemical Hydrogen and Electricity Production // Monografie.- Lublin, 2013, Politechnica lubelska, підручнику «Біофізика» (гриф МОН України, 2007р.), 10-и навчальних посібниках (2 з грифом МОН України), 8 інших методичних виданнях.
Коло наукових інтересів: спеціаліст в галузі перетворення видів енергії; спеціалізація: біоенергетика, електрохімія, біофізика, термодинаміка, термоелектричні явища, термогальванічні, сонячні та біопаливні елементи, хімічні джерела струму, природоохоронні технології.
Є.В. Кузьмінський – засновник і керівник наукової школи «Перетворення видів енергії – біоенергетика – екобіотехнологія»:
Головні розробки школи: теорія, що описує взаємозв’язок основних параметрів електрохімічної системи з термоелектричними ефектами стосовно процесів прямого перетворення теплової і хімічної енергії в електричну; розвиток теорії теплопродуктивності високоенергоємних хімічних джерел струму; критерії прогнозної оцінки енергоперетворюючої здатності та цілеспрямованого вибору електроактивних матеріалів позитивного електрода літієвих джерел струму. Ці роботи мали також велике прикладне значення – розвиток теорії теплопродуктивності, обґрунтування критеріїв прогнозної оцінки енергоперетворюючої здатності та результати досліджень різних класів електрохімічних систем гальванічних та термогальванічних елементів послугували підґрунтям для розроблення, виготовлення на потужностях НІЦ «Техноелектрохім» НАН України та впровадження у виробництво технологій виготовлення електродних матеріалів, багатокомпонентних органічних електролітів, регламенту безпечної експлуатації високоенергоємних літієвих джерел струму та ін.
У 2000-х роках ці роботи віднайшли свою подальшу реалізацію в розробці біопаливних елементів та водневої тематики на кафедрі екобіотехнології та біоенергетики. Біопаливні елементи є іншим прикладом вирішення енергетичних проблем на біоенергетичній основі – це пристрої, в яких енергія хімічних зв’язків безпосередньо перетворюється в електричний струм за біохімічних перетворень. Біопаливні елементи потенційно можуть вирішити, окрім енергетичної, й екологічні проблеми утилізації відходів, оскільки ферментні системи мікроорганізмів здатні до деструкції практично всіх низько- та високомолекулярних сполук. Тому при роботі таких установок відбувається очищення стоків і одночасна генерація електрики чи біоводню. За результатами досліджень було розроблено новітній біоелектрохімічний спосіб отримання водню, бґрунтовано раціональні параметри біотехнологічного отримання водню в процесах очищення стічних вод.
У 2009-2019рр. на підставі теоретичного аналізу процесів фізико-хімічного та біологічного очищення і з врахуванням особливостей складу висококонцентрованих стічних вод різних галузей промисловості (шкіряної, хутряної, текстильної, харчової та інших) створено комплексні технології, які забезпечують високоякісне очищення стічних вод до норм скиду у водойму. Аналітичним і математичним моделюванням встановлено функціональні взаємозв’язки між гідродинамічними і конструктивними параметрами біореакторів. Розроблено, досліджено в експериментальних та виробничих умовах і впроваджено ефективні екологічно спрямовані технології попереднього фізико-хімічного очищення з наступним біологічним очищенням анаеробно-аеробним методом в прямоточній системі біореакторів з іммобілізованими мікроорганізмами. Напрацьовано науково-технологічні основи конверсії відновлюваної сировини в біоводень, біометан та біодизель за використання мікроорганізмів.
За останні 7 років за його безпосереднього керівництва підготовлено таких спеціалістів вищої кваліфікації як Л.А. Саблій – докторант кафедри (2009-2011рр., вчасно підготовлена і у 2012 році захищена докторська дисертація на тему «Фізико-хімічне та біологічне очищення висококонцентрованих стічних вод», сьогодні – професор кафедри; Н.Б. Голуб – здобувач кафедри (2011-2014рр., у 2015 році захищена докторська дисертація на тему «Науково-технологічні основи конверсії відновлюваної сировини в біоводень, біометан та біодизель», сьогодні – професор кафедри; Кононцев С.В. (докторант 2014-2017, д.т.н. – 2019р.); Кравченко О.В. (здобувач, д.т.н. – 2019р.)
Кузьмінський Є. В. обраний членом Академії технологічних наук України, Американського та Міжнародного електрохімічних товариств, Нью-Йоркської академії наук, наукової ради НАН України з проблеми «Електрохімія», Науково-технічної ради з питань формування та виконання держзамовлення МОН України з пріоритетного напряму «Раціональне природокористування», Наукової ради цільової програми наукових досліджень НАН України «Розвиток наукових засад отримання, зберігання та використання водню в системах автономного енергозабезпечення», НТР Національного антарктичного наукового центру, член ряду вчених, спеціалізованих вчених та науково – методичних рад МОН, НАН та Мін АПК України, Independent expert of INTAS, ERANETMED; член ряду редколегій наукових журналів (Химия и технология воды, Міжнародний науково-технічний журнал «Наукові вісті НТУУ «КПІ» , Innovative Biosystems and Bioengineering, Науковий вісник Чернівецького університету ім. Ю. Федьковича, Труды Белорусского государственного технологического университета, Вісник Київського національного університету технологій та дизайну), неодноразово призначався головою і членом експертних комісій МОН України з проведення ліцензійних та акредитаційних експертиз підготовки бакалаврів, спеціалістів та магістрів з напряму підготовки «Біотехнологія».
В 2012 – 2015 рр. визнаний переможцем конкурсу КПІ ім. Ігоря Сікорського в номінації «Викладач-дослідник», нагороджений грамотами Вченої Ради Університету за багаторічну сумлінну працю, вагомий особистий внесок у розвиток наукової сфери; за активну винахідницьку діяльність – він є переможцем конкурсу «Винахідник року 2012».
Автор більше 300 наукових праць, них: 7 монографій, 3 них 2 англомовні – 1 видана за кордоном; 3 підручники з грифом: МОН України – 1, Вченої ради КПІ ім. Ігоря Сікорського – 2, електронний ресурс – 1; 10 навчальних посібників: 3 з грифом МОН України, 5 – з грифом «Рекомендовано Методичною радою КПІ ім. Ігоря Сікорського», з них 4 – електронний ресурс, 2 – для Інституту довузівської підготовки КПІ ім. Ігоря Сікорського; 7 методичних вказівок з грифом «Рекомендовано Вченою радою ФБТ». Усі – електронний ресурс; 110 статей, з них 46 – україномовні, 22 – англомовні, 42 – російськомовні. Статті індексуються в таких базах даних: Scopus – публікацій 26, загальна кількість цитування – 145, h-індекс 7; WoS – публікацій 22, загальна кількість цитування – 228, h-індекс 7; Google scholar – ублікацій 69, загальна кількість цитування – 335, h-індекс 10. Статті публікувались в таких журналах як: J. Power Sources – Impact Factor 7.467 (2018) – 9 статей; Solar Energy Materials & Solar Cells – Impact Factor 6.019 (2020) – 1 стаття; Journal of Electroanalytical Chemistry – Impact Factor 3.218 (2018) – 2 статті; Solid State Ionics – Impact Factor 2.886 (2020) – 1 стаття; Ecological Chemistry & Engineering S – Impact Factor 1.467 (2018) – 3 статті; Russian Journal of Electrochemistry – Impact factor 1.043 (2018) – 4 статті. 24 авторських свідоцтв СССР, 6 патентів України. Тези – 116, з них 46 – англомовні, 69 – україно- та російськомовні.