Od wywiadu do projektu - współpraca KN Kyrion i Uniwersytetu Stanforda

Józef Koszewski, Zuzanna Kluczek i Łukasz Cieszyński z Koła Naukowego Kyrion nawiązali współpracę z naukowcami z grupy Mineral-X z Uniwersytetu Stanforda. Nasi studenci zaangażowali się w opracowanie algorytmu, który wykorzystywany jest w analizach materiałów krytycznych. A wszystko zaczęło się od... jednego wywiadu.

Józef Koszewski, student Wydziału Chemicznego PW i przewodniczący koła naukowego inżynierii materiałowej Kyrion, poznał doktora Amira Eskanlou przy okazji stypendialnego wyjazdu na Uniwersytet Stanforda w Kalifornii. To wtedy nawiązał współpracę z naukowcami zagranicznej uczelni, m.in. nagrywając wywiad z dr. Eskanlou opublikowany później na kanałach KN Kyrion. Tak zaczęła się przyjaźń koła ze Stanfordem – przede wszystkim aktywną tam grupą badawczą Mineral-X.

Współpraca rozwinęła się do projektu naukowego wokół tematu materiałów krytycznych, czyli strategicznego surowca niezbędnego do działania gospodarki, ale ograniczonego w występowaniu. Aby wesprzeć zespół badawczy Mineral-X, trójka członków KN Kyrion: Józef Koszewski, Łukasz Cieszyński i Zuzanna Kluczek, opracowała algorytm, który przewiduje potencjał zeta dla próbki o zadanym składzie w zadanych warunkach. 

– Jest to model oparty o uczenie maszynowe, stworzony w oparciu o ręcznie dobierane dane literaturowe i serie pomiarów potencjału dla znanych rud. W ten sposób przepleciona została inżynieria materiałowa, chemia i informatyka – trzyosobowy zespół z PW składał się ze studentów o tle nie tylko chemicznym, ale również geologicznym i fizycznym. KN Kyrion to koło, które do inżynierii materiałowej podchodzi z więcej niż jednej strony – sam algorytm powstał na drodze współpracy jako inicjatywa studencka – wyjaśnia Józef Koszewski, który kierował pracami naszych studentów w projekcie.

Wydobycie skały to dopiero pierwszy krok w łańcuchu procesowania i przekształcania materiału – zanim czysta substancja trafi na taśmy produkcyjne w fabryce, musi zostać odpowiednio przygotowana. Technologia flotacji stanowi jeden z filarów współczesnego przemysłu górniczego i pozwala oddzielać cenne zasoby od zanieczyszczeń i zbędnych składników rud. 

To, co zostało wykopane rozdrabnia się, a następnie rozdziela za pomocą różnicy zwilżalności konkretnych składników. Efektywność flotacji zależy między innymi od składu rudy, jak i otoczenia, w jakim ją umieścimy – cały proces ma miejsce bowiem w elektrolicie (płynie). 

– W zależności od charakteru użytej cieczy, substancje chemiczne różnorako wchodzą z nią w interakcje. Oznacza to, że istnieją optymalne warunki, w których flotacja zachodzi sprawnie i bezproblemowo. Inżynierzy górniczy i chemiczni pracują nad ich odnalezieniem i usprawnieniem tej kluczowej metody. Czynników warunkujących to równanie jest jednak zaskakująco wiele. Jednym z nich jest potencjał zeta. Choć kluczowy dla procesu, badanie go w sposób empiryczny pochłania wiele czasu i zasobów. Przewidywanie potencjału zeta za pomocą modelu ML ułatwia szacowanie wyników i stawianie oczekiwań naukowcom z obszarów geologii, inżynierii chemicznej i górniczej – dodaje Józef Koszewski.

Projekt od samego początku jest inicjatywą studencką. Jak zaznaczają członkowie Koła Kyrion, biorący udział w pracach w ramach projektu, chcą zachęcić innych studentów do wychodzenia z własnymi pomysłami i wcielaniem ich w życie. Łączenie górnictwa z chemią i uczeniem maszynowym brzmi dosyć abstrakcyjnie, a - jak pokazują nasi studenci - wszystko zaczęło się od Józefa przeprowadzającego wywiad z zagranicznym naukowcem.