Ekologické bydlení

Obor nanotechnologie má v České republice dlouholetou historii. První zmínky o měření částic v nano měřítku pochází už z přelomu 40. a 50. let minulého století. V roce 1949 český profesor Armin Delong představil první elektronový mikroskop a uvedl jej do výroby.

Stroj Nanospider české společnosti Elmarco na výrobu nanovláken, foto: Elmarco

Výzkum a vývoj české nanotechnologické společnosti Advanced Materials JTJ (AMJTJ) v oblasti fotokatalytických aplikaci založených na využití nanočástic TiO2 se zaměřil také na využití velmi perspektivních materiálů – geopolymerů. Geopolymery, občas nazývané anorganické pryskyřice, jsou ideální báze pro speciální nano materiály, které dávají těmto materiálům nové funkce.

Mikrostruktura geopolymerů

Nové produkty založené na využití nanomateriálů přinášejí inovace v celé řadě oblastí. Kromě zcela nových výrobků dochází ke zlepšování vlastností tradičních produktů využívaných v každodenní praxi většinou z nás. Přední česká inovativní společnost v oblasti nanotechnologií Advanced Materials-JTJ s.r.o. vyvinula účinný prostředek na prodloužení životnosti řezaných květin.  

Vědečtí mágové z technologického institutu MIT přicházejí s další úžasnou hračkou. Tentokrát vyrobili papírové solární články. Jsou výjimečně lehké, snadno se vyrábějí, ale prozatím nemají přiliš vysokou účinnost. Přesto jde o krok dobrým směrem. pokračování…

Výzkumnící společnosti General Electric během několika minulých let pracovali s nanotechnologiemi a snažili se porozumět principu tzv. „superhydrofobních“ materiálů, tedy materiálů, které velice silně odpuzují vodu, a tento princip následně využít v praxi. Zájem GE míří v poslední době zejména do odvětví energetiky a letectví.

Například námraza na lopatkách větrných turbín ve výšce 60 metrů nad zemí způsobuje značné tření a snižuje výkon větrníků. Turbíny leteckých motorů, které musejí fungovat ve výšce 10 km nad zemským povrchem, jsou konstrukčně řešeny tak, že jsou odolné proti námraze, nicméně tato řešení jdou často na úkor energetické účinnosti. „Co kdybychom lopatku větrné turbíny nebo leteckého motoru opatřili nanomateriálem, který by dokázal odpuzovat vodu?“, klade si otázku Joseph Viciquerra, šéf projektu organizovaného Laboratoří pro mechanickou integraci a operabilitu při Globálním výzkumném centru GE v Niskayuně (USA, stát New York). „A co kdyby tyto materiály dokázaly odpuzovat i led?“ , pokračuje ve své otázce. Výsledkem by bylo obrovské zlepšení účinnosti.

Tenkovrstvé solární články jsou sice tenké, ale ne dost tenké. Výzkumníci na University of Texas v americkém Austinu aktuálně přišly s průlomovým objevem, díky kterému je možné solární články levně nanášet na jakýkoliv povrch, tedy prakticky “tisknout jako noviny”.

Řešením jsou, světě div se, opět nanotechnologie, resp. nanomateriály. Ty jsou 10 000x tenčí než lidský vlas a díky této mikroskopické velikosti mají dobré fyzikální vlastnosti ke zvyšování účinnosti.

I přesto se však účinnost přeměny světla na elektřinu spreje vyvinutého na univerzitě prozatím pohybuje kolem 1%. Aby mohl být tento produkt komerčně využit, chtějí vědci dosáhnout 10% účinnosti. Plánují tak učinit během následujících tří až pěti let.

Obrovskou výhodou takového řešení by bylo radikální snížení ceny solárních článků, a to údajně až o 90%. Bylo by totiž pak možné nanášet tyto poloprůhledné částice například na nerezovou ocel nebo například plasty. Tím pádem by bylo možné polepit třeba okna poloprůhlednou plastovou fólií fungující jako solární panel.

Plasty nemají u ekologů právě na růžích ustláno. Především, vyrábějí se z ropy. Ropa je špatná! Mohou obsahovat nebezpečné chemikálie. Ty jsou ještě horší! Přesto, vědci si dnes s umělou hmotou rádi hrají – kromě jiného se třeba snaží vytvořit plastové solární články. Ty by byly proti těm klasickým křemíkovým výrazně levnější, následně by zlevnily solární elektrárny a všichni by byli šťastní. Snad až na ČEZ a další provozovatele uhelných elektráren.

Přesně o tohle, tedy vyvinutá plastových solárních článků, se snaží vědci na University of Washington. Jmenovitě třeba David Ginger, tamní profesor chemie. Kupodivu se mu začíná pomalu dařit. Pomocníkem jsou mu, jako v mnoha případech aktuálních objevů (třeba baterií, které se dobíjejí během sekund), nanotechnologie.

Cílem je přijít s takovým plastem, který dokáže přeměnit alespoň 10% dopadajícího světla na elektřinu. A který lze snadno vyrobit. Gingerův tým aktuálně objevil způsob jak vytvořit obrazy maličkých bublin a kanálků, zhruba 10 000x menších než je průměr lidského vlasu, uvnitř plastikových solárních článků.

Tyhle malé bublinky a kanálky jsou velmi důležité, zlepšují totiž požadované vodivé vlastnosti materiálu. Díky nim mohou teď vědci přesně měřit kolik přenášejí elektrického náboje, a tak lépe chápou jak přesně solární článek konvertuje světlo v elektřinu. To podle Gingera povede k lepšímu pochopení způsobu jak vyrobit takový plast, který konečně dokáže přeměnit alespoň zmíněných 10%. Jinými slovy, ještě tam nejsme, ale blížíme se!

Nanostrukturovaný plast by pak mohl být snadno zapracovat v podstatě do všech možných výrobků, od batohů přes mobily, MP3 přehrávače, až třeba po netbooky či elektromobily. Abychom se necítili zbytečně pozadu – faktem je, že ohebné solární články, tzv. tenkovrstvé, už dnes existují a začínají se pomalu ale jistě masivně využívat. Jsou však obvykle složeny ze dvou různých materiálů a nejsou příliš účinné, zato jsou levné. “Řešením energetického problému bude mix, nicméně v dlouhodobém měřítku bude hrát solární energie v tomto mixu nejdůležitější roli,” věří Ginger.