Slovenskí vedci na pomoc našej planéte
STU Bratislava: Bioplast rozložený v ľudskom tele, aj v mori

Profesor Pavel Alexy a jeho tím z Fakulty chemickej a potravinárskej technológie Slovenskej technickej univerzity (FCHPSTU) v Bratislave inovoval prevratný vynález "nonoilen", čo je bioplast prvej generácie, ktorý nie je vyrobený z ropy a požiadal o ďalší patent. Tento bioplast je ešte ekologickejší, pretože na jeho produkciu môže poslúžiť aj polymér z použitého fritovacieho oleja.

profesor_alexy
 
  • Pre človeka a v človeku
Výrobky z bioplastu označovaného ako Nonoilen druhej generácie sa biologicky rozkladajú nielen v priemyselnom komposte, ale aj v podmienkach domáceho kompostu, či v pôde a ukazuje sa, že bude rozložiteľný aj vo vode. Momentálne sa pracuje na tom, aby sa dokázal nový bioplast rozložiť v sladkej a dokonca slanej, čiže morskej vode. Tieto plasty majú pomerne široký aplikačný potenciál. Tím pod vedením prof. Alexyho spolupracuje s dizajnérmi, s priemyselnými partnermi, ale aj s vedcami z oblasti biomedicíny. Vďaka tomu sa možno čoskoro stretneme v obchodoch s okuliarmi, ktoré bude možné likvidovať rozkladom v záhradnom komposte. Zásluhou Nonoilenu II. generácie bude pravdepodobne možné pomocou tkanivového inžinierstva vytvárať oveľa kvalitnejšie implantáty ako náhrady orgánov alebo ich častí, pričom Nonoilen II. by mal tvoriť opornú konštrukciu pre rast potrebných tkanív, ktorá sa sama po čase v tele rozloží a vstrebá bez akéhokoľvek negatívneho vplyvu na ľudský organizmus.
 
  • Prvý na svete spĺňa všetky parametre
V čase, keď našu planétu pomaly zahaľujú ostrovy plastových odpadov v moriach a dostávajú sa do potravinového reťazca cez rybky, ktoré ich nedobrovoľne hltajú a haldy plastových výrobkov nás pomaly zahlcujú, prišiel profesor Alexy s úžasným vynálezom. Spolu so svojim tímom z STU vynašiel plastový materiál, ktorý sa sám rozloží, nie je z fosílnych surovín (ropa) a dokonca je možné na výrobu jeho hlavných komponentov použiť odpad. Tento bioplast je prvý na svete, ktorý zároveň spĺňa základné požiadavky na mechanické vlastnosti, je vyrobiteľný čisto z obnoviteľných surovín, zároveň je plne rozložiteľný v prírodnom biologicky aktívnom prostredí, čo umožňuje označovať ho ako "full eco plast".
 
  • Vďaka slobode a snom
Tento unikátny vynález však neprišiel zo dňa na deň, ale tak ako to už pri vedeckej práci býva, stoja za ním hodiny a roky usilovnej a namáhavej práce. "Výskumník myslí na svoj výskum stále. Mne sa o ňom aj sníva a už sa mi snívalo aj dobré riešenie," hovorí prof. Ing. Pavel Alexy, PhD. z Fakulty chemickej a potravinárskej technológie Slovenskej technickej univerzity v Bratislave, ktorý využil chémiu na to, aby čistila našu zem. A vďačí tomu aj svojej univerzite, kde je obrovská sloboda myslenia! Veď vysoké školy na Slovensku sú a zvlášť FCHPT - naozaj na špičkovej úrovni. Má špičkových profesorov, učiteľov a ako hovorí profesor Alexy, má aj skvelých študentov, ktorí sú schopní zapájať sa do takéhoto výskumu! Mladý kolektív tvoria práve študenti, väčšinou na treťom stupni vzdelávania, ale každoročne sa do výskumu zapájajú aj študenti bakalárskeho, či inžinierskeho štúdia. FCHPT má k dispozícii potrebné adekvátne vybavenie a techniku, ktorá je porovnateľná s najlepšími školami v Európe a ktorá je pre výskum nevyhnutná. Každý, kto sa prihlási na štúdium na tejto fakulte, má zabezpečenú vynikajúcu úroveň vzdelania. Napokon mnohé ďalšie vynálezy vznikli práve na pôde STU v Bratislave a sú toho dôkazom.
 
  • Niet inej cesty
Unikátny vynález, ktorý pochádza zo Slovenska, konkrétne z FCHPT v Bratislave, možno považovať právom za vynález tohto desaťročia. Veď nielen Európska únia, ale aj celý svet už vie, že plastové produkty vyrobené z ropy, sa hromadia a nikto zatiaľ nevie, ako sa ich zbaviť. Postupne sa obmedzujú slamky, plastové poháre, taniere. K pôvodným obalovým materiálom sa však ľudstvo tiež nemôže vrátiť. Sklo, drevo a kov sú ekonomicky príliš náročné na prepravu z hľadiska energií a v dôsledku zvýšenej spotreby fosílnych palív a energií sú paradoxne aj ekologicky nevýhodné. A keďže ani plasty z ropy nie je možné vyrábať donekonečna, objav bioplastu Nonoilen II. generácie znamená bezpochyby pomoc našej planéte a možno jedinú cestu, ako vyriešiť tento závažný ekologický problém. "Chcel som dokázať, že chémia sa dá použiť aj k prírode šetrným spôsobom, je to malý krôčik k ekologizácii života človeka," hovorí profesor Alexy s tým, že bežný plast vyrobený z ropy, ostane v pôde desiatky, možno až stovky rokov, ale bioplast druhej generácie tam behom niekoľkých týždňov až mesiacov nebude - pokiaľ ho zakopeme do kompostu a rozloží sa na biomasu, ktorú záhradkári používajú na vylepšenie pôdy vo svojej záhradke.
 
  • Nie je bioplast ako bioplast
Dnes sa pod bioplastami rozumie buď plast vyrobený z obnoviteľných zdrojov surovín alebo biologicky rozložiteľný plast, alebo plast zároveň vyrobený z obnoviteľných zdrojov a zároveň rozložiteľný. Pre prírodu sú, samozrejme najpriaznivejšie plasty, ktoré sú aj z obnoviteľných surovín, aj biologicky rozložiteľné, teda nepretrvávajú v prírode ako odpad desiatky rokov. A také sú naše bioplasty,“ hovorí o svojom najnovšom vynáleze profesor s tým, že existujú aj iné biorozložiteľné polyméry, ktoré nie sú vyrobené z ropy, sú biodegradovateľné, ale napríklad sa rýchlo roztrhnú, sú krehké a zlomia sa. Táto patentovaná zmes je však dostatočne húževnatá a jej mechanické vlastnosti sú porovnateľné s inými, bežne používanými „ropnými“ plastami.
 
  • Predchodcom vynálezu bol Nonoilen I.
Unikátnemu vynálezu profesora Alexyho predchádzal výskum bioplastu prvej generácie, na ktorom spolupracoval s ďalšími slovenskými vedcami: profesorom Ivanom Chodákom z Ústavu polymérov zo Slovenskej akadémie vied a tiež profesorom Dušanom Bakošom z FCHPT STU. Na dlhoročnom výskume bolo zapojených aj desiatky študentov a doktorandov z STU. Nesie značku "nonoilen", čo znamená, že "nie je vyrobený z ropy." Jeho základom sú dve zložky – kyselina polymliečna, ktorá sa vyrába zo škrobu a polyhydroxybutyrát – rovnako biomateriál, produkovaný baktériami. Stačí baktériám poskytnúť ako živinu cukor. Napríklad z cukrovej trstiny či zo srvátky - odpadu, ktorý vzniká pri výrobe mliečnych produktov a nemá praktické využitie. Tento bioplast je chránený ako úžitkový vzor v SR, je podaná patentová prihláška a patent už získal v Európe a v niekoľkých ázijských krajinách.
 
  • Rozloží sa aj v morskej vode?
Na bioplast druhej generácie pod názvom Noniolen II., ktorej autorom je Pavol Alexy a jeho kolektív, mieri práve teraz na patentové úrady nová prihláška. Profesor z STU tentoraz intenzívne spolupracuje s VUT Brno. Tamojší vedci spolu s komerčnou spoločnosťou vyvinuli technológiu práve na spracovanie odpadových olejov na polyhydroxytbutyrát. „Bioplast druhej generácie má z hľadiska ekológie ďalšie bonusy. Ako zdroj polyhydroxybutyrátu môže slúžiť použitý fritovací olej, ktorý predstavuje výraznú záťaž pre životné prostredie, produkujú ho však vo svete stále vo veľkých množstvách. Navyše bioplast pod označením Nonoilen II. generácie sa už nerozkladá len v podmienkach priemyselného kompostu, teda pri teplote 50 a viac stupňov, ale aj v podmienkach domáceho kompostu pri teplote 20 - 30 stupňov. A testujeme rozloženie v bežnej pôde a v morskej vode, kde, zdá sa, tiež dokáže degradovať. To môže byť veľkým prínosom, keďže vieme, ako sú naše moria plné plastového odpadu,“ zhrnie odborne profesor Alexy s tým, že využitie je masové, buď na tašky do obchodov, obalové fólie, umelé poháriky, príbory a ďalšia oblasť sú dizajnové výrobky, móda, umelecké predmety, ale aj spomínaná medicína.
 
  • Ekologická móda vďaka chemikom
STU intenzívne spolupracuje s firmami a univerzitami aj pri hľadaní možností ako vynález využiť v praxi. Jednou z ciest je masové komerčné využitie v spolupráci s výrobcami plastových nádob, príborov, obalových fólií či mulčovacích fólií, ktoré sa v poľnohospodárstve kladú na polia, aby udržiavali vlhko a bránili rastu buriny. Druhou cestou sú originálne aplikácie v oblasti dizajnu a módy. Chemici tu spolupracujú s dizajnérmi z "Crafting plastics! studio." Ich nápad využiť bioplasty pri tvorbe rámov slnečných okuliarov získal už Národnú cenu za dizajn 2017 v kategórií Dizajn s pridanou hodnotou. Bol nominovaný za nemeckú cenu za dizajn. Aktuálne je vystavený na Bienále dizajnu a architektúry v Benátkach. Mladým dizajnérom sa podarilo získať podporu pre projekt aj cez crowdfundingový portál Kickstarter.com. Ocenená dizajnérka Vlasta Kubušová hovorí, že najzaujímavejší na práci s bioplastom bol limit materiálu. Ľudia totiž podľa nej majú predstavu, že ide o vec na jedno použitie, pretože je kompostovateľná. "My sme preto chceli zistiť, nakoľko je trvácny v produktoch, aby sa dal využiť aj za päť až desať rokov. A prišlo nám fascinujúce začať s niečím osobným, ako sú práve okuliarové rámy, ktoré jednak podliehajú trendom, čiže ich veľmi často meníme a pokiaľ by sa dali robiť z bioplastov, tak by to bolo ideálne. A rovnako zaujímavé sú textílie, nábytok, obaly na telefóny, zubné kefky... " hovorí absolventka Fakulty architektúry na STU v Bratislave, ktorá ako prvá Slovenka absolvovala prestížnu berlínsku Universität der Künste. (viac na crafting plastics! studio).

miro-KRAL-vlasta-KUBUSOVA
 
  • Náhradné orgány na biopodklade
Tretia oblasť využitia nových typov plastov je v biomedicíne. Okrem toho, že sú biodegradovateľné, sú aj biokompatibilné. Znamená to, že ich možno použiť pre implantáty, či už ako dočasné spojivové prvky pri liečení zlomenín, alebo ako substitučné konštrukcie pri tkanivovom inžinierstve. "V tejto oblasti spolupracujeme s kolegami z Lekárskej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave i z Technickej univerzity v Košiciach. Tieto materiály spoločne testujeme ako oporné konštrukcie, s cieľom vyrobiť náhradnú uretru, to znamená močovú rúru, ktorá by bola konštruovaná práve z vlastných buniek pacienta. Kultivácia a rast tkanív v požadovanom tvare by sa realizovali práve na konštrukciách z bioplastov, ktoré sa počas rastu tkaniva biologicky rozložia a spotrebujú. Z bioplastov môžu byť dočasné implantáty pri riešení komplikovaných zlomenín. Výskum prebieha aj v oblasti tkaninového inžinierstva. V laboratóriách by mohli rásť celé náhradné orgány na biopodklade, ktorý sa postupne rozloží," vysvetľuje profesor Alexy.
 
  • Polyméry nad zlato
Aká je cena bioplastu v porovnaní s cenou výroby bežného plastu? Aký je čas, za aký sa vyrobí v porovnaní s bežným? Profesor Alexy z STU Bratislava dodáva, že nikto nesiahne po úžasnom výrobku, ak bude príliš drahý a že polyméry, ktoré sa používajú na výrobu slovenských bioplastov tu existujú už niekoľko rokov. Avšak kým pred časom bola ich cena 15 euro za kilogram, dnes je to už oveľa menej, približne 2 eura. Polyméry nie sú drahé preto, že by sa vyrábali zo zlata, ale preto, že sa ich vyrába málo. Aj polyetylén je dnes lacný len preto, že sa vyrába v obrovských množstvách. Keď sa takou "masovkou" stane bioplast II. generácie, jeho cena sa bude stále znižovať. V tomto momente je otázka jeho výroby skôr ekonomicko-politická. Je tiež dôležité, že nemôže ísť do bežného komunálneho odpadu, lebo tam sa nemusia vytvoriť podmienky na jeho spracovanie. Spotrebiteľ musí odpad separovať. V tejto chvíli sa však cyklus uzavrie a naša planéta sa začne postupne uzdravovať.
 
Profesor Alexy: Rozmýšľam aj snívam

"Výskumník myslí na svoj výskum stále: riešite molekuly, riešite technológiu, riešite teplotu, časy, čo s čím zmiešať, prečo práve toto, a prečo práve takto a v takomto poradí, pri práve týchto podmienkach, a riešite problém, ktorý práve spočíva v nedostatočnej kryštalizácii polyméru, alebo čo spraviť, aby naozaj kryštalizoval, alebo naopak aby nekryštalizoval, poznáte teóriu, máte naštudované knižky, články z odborných časopisov a ono to nefunguje... Rozmýšľate o tom kde je chyba, aké je riešenie, rozmýšľate v aute počas dopravnej zápchy, sníva sa vám o tom. Už aj mne sa snívalo dobré riešenie...Niečo vymyslíte, to treba experimentálne overiť a netrvá to 5 minút. Za tým je reálne veľa práce v laboratóriu, treba na to materiál, energiu, nepodarí sa...mnohokrát negatívny výsledok je cennejší než pozitívny, lebo zrazu viete, že takto to teda určite nepôjde a musíte hľadať nové riešenie. Niels Bohr povedal, že odborník je ten, ktorý urobil v danej oblasti všetky chyby, čo sa urobiť dajú. O tom to je," hovorí profesor Alexy na margo svojej výskumnej práce.
 
Bioplast: * výroba tašiek, fólií, pohárikov, obalov na potraviny, vrecoviny, geotextílií, slamiek, vatových tyčiniek, hračiek, dočasných implantátov, výplne kostí, zubov, náhrada kože

* rozložiteľnosť v komposte = 50 – 90 dní
* rozložiteľnosť v pôde = mesiace až roky (nie však desaťročia ako pri súčasných plastoch)
* ambícia do budúcnosti: nahrádzať v čo najväčšej miere bežné plasty za bioplasty najmä vo výrobkoch s krátkou dobou životnosťou


Video:
Zaujímavé články - PREČÍTAJTE SI:
 
Na začiatok