Vědci ze tří českých univerzit dnes na půdě Univerzity Karlovy představili průlomový projekt, který má potenciál přinést společnosti mnoho nového a být úspěšný v komerční sféře.
Jde o využití atomárního inženýrství, tedy jít o „level výše“, než jsou nanotechnologie. Na tomto projektu pojmenovaném TECHSCALE se kromě zmíněné Univerzity Karlovy (UK) podílejí institut Univerzity Palackého CATRIN a pět fakult školy, a institut CEITEC při VUT v Brně.
Pětiletý projekt s dotací skoro 485 milionů korun z operačního programu Jan Amos Komenský uspěl dle prof. Michala Otyepky v „náročné dvoukolové soutěži“, která nesla název „Špičkový výzkum“ a v níž získal druhé místo.
Konkrétní možnosti, které na tiskové konferenci v Praze představilo několik vědců, má dle rektorky UK Mileny Králíčkové potenciál přinést české ekonomice vyšší přidanou hodnotu, posunout díky technologiím život k lepšímu a propojit špičkové vědce a tím zvýšit prestiž české akademické obce.
„Projektem reagujeme na zásadní výzvy naší společnosti,“ uvedl Michal Otyepka, hlavní řešitel projektu, a konkretizoval dvě oblasti – energetiku a zlepšování kvality života, resp. zdraví.
V energetice pomohou nové technologie snížit úskalí, se kterými se potýkají solární a větrné zdroje, ať už jde o účinnost či o ukládání energie. Pomoci zde mají nové materiály vyrobené za pomoci katalyzátorů.
Stejně tak v oblasti zdraví mají nové materiály pomoci s „precizním a rychlým detekováním nových onemocnění“ a přinést řešení pro zvyšující se rezistenci bakterií vůči antibiotikům.
„To, s čím přicházíme, je naprosto přelomové, unikátní atomární inženýrství,“ sdělil Otyepka a s odkazem na nanotechnologie dodal: „chceme jít dál, chceme ovládat jednotlivé atomy a využívat je.“
„Chceme si vybrat atomy a chceme je připojovat na povrchy nových materiálů, a to za velmi nízké koncentrace, anebo je vkládat do velmi precizně definované struktury a tímto jsme schopni materiálům vtiskávat zcela nové vlastnosti,“ konkretizoval vedoucí projektu a dále upřesnil, že toho chtějí dosahovat počítačovými simulacemi, pokročilých technologií strojového učení, umělé inteligence „a optimalizovat jejich využití v oblasti senzoriky, diagnostiky, katalýzy a zpracování a ukládání obnovitelné energie“.
Dle Otyepky se k výzkumu staví tým odpovědně, a proto do něj zapojili i kolegy ze sociálně-humanitních oborů, aby zajistili bezpečnost nových technologií a materiálů, a připravili na ně společnost. V této souvislosti by měli být v souladu s principem „otevřené vědy“.
„Věřím, že se nám podaří vytvořit pomocí atomárního inženýrství zcela nový svět užitečných materiálů, které půjdou za hranice nano-světa,“ řekl závěrek Otyepka.
Konkrétní využití atomárního inženýrství v projektu
Prof. Radek Zbořil z institutu CATRIN poukázal na přínos nanotechnologií ve zdravotnictví, byť „řada z nich se ukázala jako nepoužitelná pro celostní terapii, protože ty nanomateriály se ukázaly jako toxické vůči lidským buňkám“ .
Dle předběžných výsledků, které mají díky spolupráci s Fakultní nemocnicí v Olomouci, „dokáže atomární inženýrství vyvíjet zcela nové mechanismy buněčné smrti pro bakterie, a přitom je zcela netoxické vůči lidské buňce“.
Dále Zbořil poukázal na další přínos atomárního inženýrství v jednoduchých „chytrých senzorech“, s jejichž pomocí lze např. určit přítomnost antibiotik ve vodách, a tím třeba i pacient může rozpoznat, zda má virové či bakteriální infekci, a rozhodnout se, zda použít antibiotika.
V oblasti energetiky a elektromobility vidí Zbořil v současnosti problém s dostupnosti lithia a recyklovatelností baterií. Jejich výzkum se zaměřuje na náhradu lithiových baterií uhlíkovými materiály s grafenem, které „můžou výrazně zvýšit kapacitu tzv. superkondenzátorů“, které dle něj budou mít také možnost „velmi rychlého nabíjení“, dlouhou životnost, budou lehké, malé a snadno recyklovatelné.
Další potenciál vidí Zbořil u zeleného vodíku, jehož získávání elektrochemickou cestou v současnosti „není příliš udržitelné“. Chtějí jej získávat tzv. fotochemickou cestou, tj. za pomoci přímého solárního rozkladu vody, jehož účinnost má „výrazně zvýšit“ právě atomární inženýrství. Potenciál má zde být jak ekonomický, tak environmentální díky jednoduchým a levným materiálům.
Jako poslední zmínil odstraňování CO2, který by mělo jít díky novým technologiím přeměňovat na „chemikálie s přidanou hodnotou“. Jako příklad uvedl opět fotochemický proces, díky kterému by se oxid uhličitý přeměnil na methanol, který může sloužit na palivo.
Vedoucím v projektu se zaměřením na katalýzu je profesor UK Jiří Čejka. Již dnes se dle něj „zhruba 90 % produktů“, které se vyrábějí, setkalo v procesu své výroby „minimálně jednou s nějakým katalyzátorem“.
„V rámci projektu TECHSCALE je naším hlavním cílem příprava nových typů katalyzátorů na bázi jednotlivých atomů kovů, které umístíme na různých nosičích, jako je třeba grafen nebo zeolity. Tyto katalyzátory budeme zkoumat v různých průmyslově důležitých reakcích, abychom dosáhli zvýšení efektivity procesu, hlubšího pochopení funkce katalyzátoru a porozumění mechanismu reakce,“ řekl Čejka.
Přínos účinnějších katalýz za pomoci atomárního inženýrství demonstroval Čejka na chemickém a farmaceutickém průmyslu, kde by s jejich využitím došlo k výrazným úsporám současné energetické náročnosti, odpadovosti a také ekonomičnosti.
Nové materiály by mohly dle něj nahradit některé vzácné kovy, na nichž jsme v současnosti závislí a těží se hlavně v Rusku a Číně. Tím vstupuje do hry i politická rovina.
Do projektu má být zapojeno přes sto výzkumníků, včetně evropských i mimoevroských zemí.
Dle prorektora Univerzity Palackého Jiřího Stavovčíka je výjimečnost projektu v šíři spolupráce a v tom, že bude velmi dobře převeditelný z akademické půdy do praxe. Dle Otyepky již mají dokonce plán, jak dostávat objevy do soukromé sféry.
