ROZHOVOR
době většinu polyetylenu i polypropylenu, jež společně tvoří většinu plastů. Základní postup je znám desítky let. Zpočátku byl ne- životaschopný, ale postupně se katalyzátory vyvíjely, zvyšovala se jejich aktivita a dnes jsou tyto základní polymery tak dobře a efektivně vyráběné, že nejen cenou ale i vlastnostmi vytlačují z tradičních aplikací ostatní polymery. Můžete uvést příklad? Pro výrobu fólií, např. pro nákupní tašky, se dříve používal zejména měkčený polyvinylchlo- rid. Nyní se využívá polyetylen, protože je nejen levnější, ale jeho výroba je navíc ekologičtější. Modifikace vlastností polyetylenu i polypro- pylenu pro jiné využití je tedy rozhodně stále perspektivní směr. V akademickém výzkumu aktuálně není největší téma hledání ještě aktivnějších kataly- zátorů, protože polymerů umíme dostatečně levně produkovat hodně. Namísto toho míří zájem vědců k možnostem depolymerizace a zkoumání, zda budeme schopni polymer selektivně rozštípat na kousky a udělat z něj po materiálové stránce něco nového. V naší výzkumné skupině se zaměřujeme na chemic- ké modifikace polyetylenu a využíváme jeden specifický typ katalyzátoru, tzv. chain walking katalyzátory. U klasických průmyslových kata- lyzátorů se ke konci rostoucí makromolekuly přilepí další monomerní molekula a takhle lineárně se prodlužuje řetězec. Námi využívané katalyzátory jsou mimořádné v tom, že doká- žou po polymerním řetězci skákat, tam i zpátky, a začít znovu růst z dané části. Důsledkem je makromolekula, která není „rovná“, ale je vy- soce rozvětvená, což úplně mění její vlastnosti. Jak? Třeba polyetylen a polypropylen jsou typické plasty, tvrdé materiály. Ale když je „navětvíme“, můžeme z nich udělat materiál s vlastnostmi pryže či gumy. Další naší snahou je do řetězců polyetylenu zabudovat polární skupiny. To je jedna z největších výzev současné katalýzy. Naštěstí naše katalyzátory tolerují i polární sub- stráty, a to nám umožňuje přípravu speciálních polárně-nepolárních makromolekul, ze kterých se mohou konstruovat např. polymerní nano- reaktory. Tím se posouváme od komoditního materiálu k chemickým specialitám. Spolupracuje vaše výzkumná skupina aktuálně s průmyslovými partnery? Máme dlouhodobou spolupráci s firmou Synthos. Naposledy jsme v rámci dvouletého projektu společně vyvíjeli nový typ elastomeru, který by nebyl založen na polymerech butadi- enu, z nichž se běžně kaučuky dělají, ale na levnějším polymeru, jako je například etylen. Říkal jste, že naprostá většina poly- merů se vyrábí z ropy. Kolik plastů se vyrábí z obnovitelných surovin? Méně než 1 %. A většinou jsou náklady na výrobu vyšší, takže nárůst produkce není nijak rychlý. Hezky je to popsáno v článku: Jak ze- lené jsou zelené polymery? Když to zkrátím, pro výrobu polymerů odbouratelných v pro-
středí spotřebujeme více energie než na výrobu syntetických polymerů. Což nemusí v principu vadit, pokud to nebude energie z fosilních paliv. Když se tedy dostaneme do stavu, že pro nás zdroje energie nebudou problém, je to jedna z možných cest. V daném stavu ale zatím zdaleka nejsme. Potenciál do budoucna nicméně existuje, jen bude třeba posunout úhel pohledu. Zabývali jsme se ve skupině třeba využitím oxidu uh- ličitého jako výchozí suroviny pro přípravu polymerů. Malou reaktivitu CO 2 jsme doháněli přidáním druhého, reaktivnějšího monomeru a vhodného katalyzátoru. Výsledkem jsou polykarbonáty, které se jinak dělají z vysoce toxického fosgenu. Vedle udržitelnosti tedy taková chemie má i efekt zlepšení bezpečnosti. Zatím je ovšem efektivita katalyzátorů nedo- statečná pro průmyslovou výrobu. Tak to však na počátku bylo i pro zmiňované katalyzátory polymerace etenu. Přes dva roky působíte jako vedoucí Ústavu polymerů. Kam jej chcete směřovat? Nemám sebemenší ambici lidem říkat, co mají dělat. Naopak. Přeji si, aby byli ve výzkumu maximálně nezávislí. Co můžu a chci z pozice vedoucího ovlivnit, je, jací lidé tady budou pracovat. Aktuálně procházíme generační obměnou. Polovina z kolegů je ve věku, že by sem zítra nemuseli přijít, kdyby se jim nechtělo. Naštěstí jsou hodní a ještě nám tady pomáhají a předávají zkušenosti mladším. Na mně je získat k nám kvalitní náhradu. Zpočátku jsem byl skeptický, protože všichni víme, jak jsou na škole nastaveny tarifní platy. A vysvětlovat někomu ze zahraničí, že až získá projekt, bude se mít dobře? Když o 100 km dál dostane za stejný job adekvátní garantovaný plat, který je násobně vyšší než ten u nás… Aktuálně počty studentů v materiálových oborech nejsou tak velké, aby nám generovaly vysoký počet doktorandů, z nichž bychom si mohli v blízké budoucnosti vybírat a doplnit stav z vnitřních zdrojů. Přesto se nám podařil návrat jednoho bý- valého absolventa, který absolvoval několik post-doc pobytů a jeho návratu napomohl i Marie-Curie projekt. Nové působiště u nás našla i mladá ukrajinská kolegyně, která rovněž uspěla v podobné MSCA výzvě pro ukrajinské vědce. Do třetice se nám před rokem do Prahy ve spolupráci s Ústavem organické chemie a biochemie AV ČR podařilo přivést manželský pár dvou chemiků, kteří předtím působili ve špičkových výzkumných skupinách. V Praze tak oba dostávají šanci zahájit vlastní nezá- vislou kariéru, doktorka Gonsales na VŠCHT a její manžel na ÚOCHB. Na obou institucích se snažíme jim zajistit excelentní zázemí. V neposlední řadě mi dělají radost stávající mladí pracovníci, kteří se pomalu posouvají z juniorské fáze a začíná se jim dařit získávat vlastní projekty. Situace se tedy vyvíjí optimis- tičtěji, než se mi na počátku zdálo. Autor: Michal JANOVSKÝ, VŠCHT Praha, janovski@vscht.cz
veškerou energii, kterou jsme vložili do jeho výroby. Jsem přesvědčen, že u biodegradovatelných polymerů by byl mnohem lepší scénář na konci životního cyklu výrobku vzít je, shromáždit, a pokud je půjde recyklovat, prosím, pokud ne, pojďme je spálit. V případě polymerů z obnovitelných zdrojů bychom tím dosáhli neutrální uhlíkové bilance. Pokud ovšem do- kážeme plastový odpad shromáždit, nezáleží, jestli je biodegradovatelný, nebo velmi stabilní, máme šanci ho dále na něco přetvořit. Jsou nějaké další hot topics mezi polymerníky? Pracuje se na nových technologiích 3D tisku, který se přirozeně hodí na malosériovou výro- bu. Konkrétně mám na mysli reaktivní 3D tisk, kdy k polymeraci dochází rovnou při výrobě (tisku), přičemž výrobek má významně lepší vlastnosti, než jaké bychom získali pomocí kla- sické technologie 3D tisku z polymerních strun. Tímto tématem se zabýváme i na VŠCHT. Jak zařídíte, že k polymeraci dochází v průběhu výroby? Například pomocí světla. Máme misku s průhledným dnem, do ní nalijeme monomer a světlo v místech, kudy prochází, způsobí po- lymeraci. Pak posuneme výrobek o kousek výš, pod rostoucí výrobek opět nateče monomer, a tak pořád dokola. Až vznikne zcela kompakt- ní, homogenní výrobek. Dokážete vyrábět i polymery, které dokážou reagovat na vnější podněty? Ano, to je také atraktivní směr výzkumu. Máme třeba polymery, které když zahřejeme, tak makromolekuly, ze kterých jsou tvořeny, změní svůj tvar, například se sbalí do těsnější konformace. Makroskopicky se to projeví ve formě jejich smrštění, což můžeme využít jako mechanický prvek – spouštěč či ventil. Podněty mohou být různé – teplota, pH nebo přítom- nost chemikálie. Proto je potenciál využití také v podobě detektorů nebo senzorů.
Váš ústav je historicky propojen s tématem hydrogelů. Je v dané oblasti stále co vyvíjet?
Hydrogely patří do skupiny atraktivních ma- teriálů, protože se dají použít v medicínských aplikacích. Díky jejich měkkosti a ohebnosti se z nich vedle Wichterlových kontaktních čoček vyrábějí také náhrady měkkých lidských tkání. Měkké tkáně jsou složeny z přírodních makromolekul proteinů, tedy také polymerů, v tomto případě vyráběných dokonale přírodou. Vy osobně se věnujete katalytické polymeraci. Oč jde? Správně bychom měli hovořit o koordinační polymeraci, ale pro lepší pochopení sami po- užíváme tento pojem. Pro většinu polymerací potřebujeme látku, která monomer donutí pře- měnit se na polymer. U katalytických polyme- rací je tou donucovací látkou katalyzátor. Pomocí těchto procesů vyrábíme v současné
33
CHEMAGAZÍN • 4 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook - PDF hosting