Nanocentrum spojuje vědu s praxí

Nanocentrum Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR představilo 13. září 2012 výsledky výzkumu a vývoje za uplynulý rok – tj. druhý rok fungování v období tzv. pětileté fáze udržitelnosti. V Centru pro inovace v oboru nanomateriálů a nanotechnologií, které vznikalo v letech 2008–2010, se kromě aplikačně zaměřených týmů z ÚFCH JH zabydlely rovněž firmy působící na trhu nanotechnologií. „Chtěli jsme vybudovat pracoviště, na němž se setkají základní výzkum s aplikačním a jejich spolupráce zajistí přenos výsledků do praxe. Po dvou letech je zřetelné, že se daří tento cíl úspěšně naplňovat,“ vyzdvihl manažer Nanocentra Jiří Rathouský.

Všechna fota: Stanislava Kyselová, Akademický bulletin

Nanocentrum, které v roce 2008 získalo finanční podporu Operačního programu Praha – Konkurenceschopnost a jehož celkové náklady činily téměř 35 milionů korun, bylo uvedeno do provozu na podzim roku 2010. Na vývoji a chodu se jako partneři Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského podílely dále Přírodovědecká fakulta UK, Vysoká škola chemicko-technologická Praha, Ústav anorganické chemie AV ČR, Výzkumný ústav anorganické chemie v Ústí nad Labem a společnosti Eurosupport Manufacturing Czechia a Elmarco.
Ve zrekonstruovaných prostorech o celkové ploše 368 m² mají badatelé k dispozici špičkové vybavení (více než 15 přístrojů), které umožňuje vyvíjet nanomateriály a nanotechnologie pro katalytické, fotokatalytické a elekt­rodové procesy či charakterizovat strukturu připravených materiálů a jejich funkce. Vynikající technické zázemí spolu s možností sousedit se soukromými subjekty tak Nanocentru napomáhá překonávat přetrvávající bariéry mezi základním výzkumem na laboratorní úrovni a požadavky výzkumu aplikovaného. „Spolupráce s firmami má dvojí rozměr – podílejí se na řešení jednotlivých projektů a zároveň si pronajímají prostory, čímž provoz Nanocentra spolufinancují,“ vysvětlil Jiří Rathouský.

Zleva: manažer Nanocentra Jiří Rathouský, výrobní ředitel společnosti Pardam Jan Buk a garant pro oblast elektrodové procesy Ladislav Kavan

V Nanocentru se řeší například projekt Nové materiály a technologie pro konzervaci materiálů památkových objektů a preventivní památkovou péči, jehož výstupem mají být nové prostředky a technologie pro restaurování historických artefaktů z vápence, pískovce, opuky, dále omítek, fresek, štuků, sgrafit apod. Projekt dal prozatím vzniknout čisticím mikroemulzím INOCLEAN, jež účinně a zároveň šetrně odstraňují nežádoucí polymerní a olejovité vrstvy z povrchů materiálů památek. Badatelé kromě toho vyvíjejí i technologie pro konsolidaci stavebních památek degradovaných povětrností pomocí impregnace porézního anorganického substrátu inovovanými zpevňujícími nanočásticemi a gely. Konkrétně jde o prostředky, které mají být „šité na míru“ potřebám památkové péče v Česku, kde se nachází přes 40 000 budov a jiných objektů pod památkovou ochranou. Základní principy, které je v případě multidisciplinárního oboru nutné splnit, jsou především vratnost konzervačního zásahu, maximální trvanlivost a kompatibilita, tj. zastavení degradačního procesu bez změny chemického složení a fyzikálně-chemických/mechanických vlastností. A právě nanotechnologie přinášejí prin­cipiálně nové možnosti, jak tyto podmínky naplnit.

Ředitel společnosti Advanced-Materials-jtj Jan Procházka představil fotokatalytické nátěry, které čistí vzduch od špíny, bakterií či zápachu.

Podle Jiřího Rathouského je například využití nanovápna (INOCAL) při konzervaci památek efektivnější než tradiční metody, jako je konzervace vápennou vodou: „Nanovápno je analogická technologie. V jeho případě se však daří překonat nedostatečnou rozpustnost hydroxidu vápenatého ve vodě; jeho rozpustnost je 1,6 až 1,7 gramu na litr, což je velmi málo. Nanočástice umožňují koncentraci zdesateronásobit, čímž se počet aplikací výrazně snižuje. Výsledek je v principu sice podobný, ovšem představíte-li si, že v případě vápenné vody je pro dosažení dobrého zpevňovacího efektu nutné provést mnohonásobně vyšší počet aplikací, je nanovápno i z hlediska ochrany památek mnohem šetrnější.“ Garant výzkumného směru, který je realizován mj. i ve spolupráci s Ústavem teoretické a aplikované mechaniky AV ČR (badatelé zde testují mechanické vlastnosti ošetřovaných materiálů; více zde), dodává, že finanční náklady na využití metody nanovápna by nemusely být zásadně vyšší. Cena ovšem souvisí s jejím rozšířením – když se produkt na trhu uplatní, jeho cena může klesnout.

Do rodiny firem působících v Nanocentru letos přibyla společnost Advanced Materials-JTJ (AMJTJ), která s Akademií věd a dalšími komerčními subjekty spolupracuje na řešení několika projektů. Jedním z nich je dekontaminace vody ve Vietnamu a Malajsii. Oba státy mají část vodních zdrojů natolik zamořenou, že vodu nelze využít ani v zemědělství. „Produkt, který jsme pro čištění vody vyvinuli, pracuje rychle a má dvojí efekt – prostřednictvím fotokatalytického procesu odstraní během jediného slunného dne bakterie či viry a zároveň dekontaminuje vodu od jakýchkoli toxinů, které pocházejí z průmyslové produkce či z tzv. Agent Orange (pozn. – směs dvou herbicidů, které americká armáda používala během 2. vietnamské války),“ vysvětluje ředitel společnosti AMJTJ Jan Procházka. Podle jeho názoru existuje šance, že jejich projekt získá grantovou podporu Evropské komise v rámci širšího konsorcia 7. rámcového programu. Ambiciózní společnost připravuje revoluci i v čištění a provozu bazénů bez chloru, kdy se stěny bazénu natřou a malé množství přípravku aplikuje přímo do vody; testy byly realizovány ve španělské Pamploně, kde se z bazénu podařilo úspěšně odstranit zelené řasy, stafylokoky a další mikroorganismy.

Studentka v laboratoři společnosti Pardam

Jedinečné technologie a produkty AMJTJ předvedla i na příkladu ošetření mramorové fasády nového bubenečského komplexu Villa Bianca, který trpěl mimořádným znečištěním vlivem emisí z rušné dopravy. „Na očištěný mramorový povrch jsme nanesli fotokatalytickou suspenzi, jež vytvořila samočistící povrch a zajistila dlouhodobou ochranu fasády před negativním působením emisí. Ošet­ření mělo na životní prostředí mimořádně pozitivní vliv. Fasáda Villy Bianca totiž za rok vyčistí více než jednu miliardu krychlových metrů vzduchu od většiny polutantů, jako jsou NOx, polyaromatické uhlovodíky a další. Takto ošetřený povrch je odolný i proti plísním a lze z něj dokonce lépe odstranit graffiti,“ vyzdvihl Jan Procházka, podle jehož názoru by nátěr dobře ochránil například budovu Národního divadla, která se podobně jako Villa Bianca nachází v lokalitě výrazně zatížené emisemi z dopravy. Unikátní nátěr nalezne využití i v nemocničních zařízeních, kde může pomoci omezit výskyt mikro-organismů, jež ohrožují imunitu pacientů (pro jeden z pilotních projektů si firma před dvěma lety vybrala Fakultní nemocnici v Brně, kde vymalovala Kliniku dětské onkologie).

Potenciál nanomateriálů a na nich založených nanotechnologií má stále se rozšiřující uplatnění v chemické katalýze, fotokatalýze i elektrochemii.

AMJTJ rovněž spoluvyvíjí se společnostmi Kertak a Nanograph inovovaný typ lithiového akumulátoru (v rámci joint venture společnosti HE3DA), který dokáže ukládat energii s velkou rychlostí.
Také společnost Pardam spojila své působení s Nanocentrem, kde její čtyřčlenný tým pod vedením Jaroslavy Morávkové vyvíjí nanovlákenné materiály, které se následně aplikují na průmyslové technologie ve výrobním areálu v Novém Městě na Moravě. Ve spolupráci se společnostmi Nanograph a HE3DA například vyvíjí unikátní typ keramického separátoru pro výše zmíněnou 3D lithium-iontovou baterii (testování vlastností keramických nanovlákenných materiálů realizuje spolu s týmem Petra Sazamy z ÚFCH JH, který v Nanocentru taktéž řeší některé aplikační projekty). Úsilí společnosti Pardam směřuje i k vývoji nanovlákenných filtračních membrán pro čištění odpadní a bazénové vody, které testuje v krytém plaveckém bazénu v Tyršově domě v Praze, jak uvedl výrobní ředitel společnosti Jan Buk.

LUDĚK SVOBODA