Česká věda v akci: Zlínští výzkumníci pomáhají vyvíjet obaly budoucnosti

Foto: archiv  /  Profesor Vladimír Sedlařík, ředitel Centra polymerních systémů Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně

Plasty jsou všude kolem nás – od potravinových obalů po zdravotnické pomůcky. Jejich výroba a likvidace ale představují obrovskou ekologickou výzvu. Centrum polymerních systémů Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně (CPS) nyní získalo jedinečnou příležitost přispět k řešení tohoto problému. Stalo se totiž jediným českým zástupcem v prestižním evropském projektu Biopackman, který se zaměřuje na vývoj udržitelných obalových materiálů. Jaké inovace se v laboratořích rodí? A jaký dopad může mít tento výzkum na průmysl i naši každodenní realitu? O tom všem jsme hovořili s profesorem Vladimírem Sedlaříkem, ředitelem CPS a hlavním řešitelem projektu za českou stranu.

Centrum polymerních systémů (CPS) bylo přizváno do prestižního evropského projektu Biopackman. Co podle vás rozhodlo o vašem zapojení a jak probíhal výběr partnerů do tohoto konsorcia?
Hlavní koordinátorka projektu oslovila přímo mne na základě naší předchozí spolupráce. Náš tým se již dříve zapojoval do spoluprací v oblasti vývoje biorozložitelných polymerů. Nerad bych, aby to vyznělo jako sebechvála, ale i v oblasti výzkumu a vývoje je důležitá reputace. Svým mladším kolegům a studentům často opakuji, že dobrou pověst si člověk může budovat i deset let, ale ztratit ji lze za deset minut.
Na druhou stranu je však třeba s pokorou pamatovat na to, že bez univerzity a unikátní infrastruktury, kterou se podařilo vybudovat také v podobě Centra polymerních systémů bychom nemohli o takové spolupráci vůbec uvažovat. Také platí to, že bez rozvoje přichází stagnace, úpadek do průměrnosti a v nejhorším případě i zánik. Rozvoj jde však ruku v ruce s kvalitní prací. Takže to je všechno o lidech.

Jak konkrétně se bude CPS podílet na vývoji environmentálně šetrných aditiv pro bioplasty? Jaké technologické výzvy v tomto ohledu řešíte?
Úkolem týmu CPS bude nalezení nových aditiv pro biorozložitelné plasty (bioplasty), které zajistí jejich lepší mechanické vlastnosti, řízený rozklad či ochrání zabalený produkt proti negativním účinkům mikroorganismů či nechtěného působení kyslíku (tzv. oxidaci). Cílíme na výrobu obalů pro potraviny, kosmetiku a předměty denní potřeby.

Projekt se zaměřuje na využití druhogeneračních surovin z odpadní biomasy. Jaké konkrétní látky hodláte využít a jaké výhody mohou přinést oproti současným materiálům?
Nejprve je třeba zmínit, že drtivá většina biorozložitelných plastů je vyráběna z obnovitelných surovin. Nejsme tedy přímo závislí na fosilních zdrojích. Pod pojmem druhogenerační suroviny si můžeme představit biomasu, která není určena pro potravinářskou produkci. Nedochází zde tedy k etickému konfliktu spojeného s využitím potravinových zdrojů na jedné straně planety, zatímco o pár tisíc kilometrů dál je potravin nedostatek. Konkrétním příkladem mohou být tzv. lignocelulózové materiály ze zpracování dřeva či zemědělské produkce. Zajímavý je například odpadní biomasa z hydroponického pěstování zeleniny, kterou se budeme zabývat i my. Z těchto zdrojů budou pomocí specifických postupů izolovány látky, které budou použity na výrobu aditiv – přísad, které napomohou zlepšit vlastnosti doposud známých biorozložitelných polymerů, které vykazují nedostatky v podobě nedostatečné pevnosti, bariérových či vykazují předčasný rozpad, a tedy i ztrátu funkce obalu. Aditiva jsou běžně přidávána i do standardně používaných plastů z ropy. Jedná se o širokou paletu látek od jednoduchých anorganických sloučenin až po komplikované organické látky, které mohou být mnohdy i zdravotně závadné. My se v projektu budeme konkrétně zaměřovat na aditiva přírodního typu, které musí splňovat podmínku zdravotní nezávadnosti a environmentální bezpečnosti.

Jaké praktické využití budou mít nové biologicky rozložitelné a recyklovatelné materiály vyvíjené v rámci Biopackman? Existují již firmy, které o ně projevily zájem?
Celý koncept projektu Biopackman je založen na cirkularitě. Současně dostupné biorozložitelné plasty jsou postaveny na lineárním modelu, což zahrnuje výrobu-spotřebu-likvidaci. Likvidaci v tomto případě představuje biologický rozklad, nejčastěji prostřednictvím kompostování. Nicméně i tímto relativně ekologicky šetrným způsobem likvidace obrazně ztratíme materiál a energii, kterou jsme vložili do výroby obalu. Obaly vyvíjené v projektu Biopackman budou navrženy tak, aby je bylo možno opakovaně používat, recyklovat a jejich likvidace přijde na řadu až tehdy, když bude recyklace technologicky náročná a ekonomicky nevýhodná. To se může stát například v důsledků jejich nežádoucí kontaminace.

Zapojení do tohoto projektu jste označil za milník pro váš tým i CPS jako celek. Co znamená tento projekt pro další rozvoj vašeho výzkumu a postavení UTB na mezinárodní vědecké scéně?
Pro náš vědeckých tým Environmentální technologie působící na CPS to je milník ve smyslu prvního oficiálního zapojení se do výzkumného projektu EU v programu Horizon. V rámci CPS se již několik evropských projektů řeší v oblasti skladování energie a biomateriálů. Každý takový projekt přináší mnoho možností, jak spolupráci rozvíjet ku prospěchu celé UTB. Naše univerzita nepatří mezi tzv. kamenné univerzity, kde dlouhá tradice působení ve spojení s geografickou polohou přináší nesporné benefity z pohledu zájmů studentů, financování a z toho plynoucího postavení na pomyslném vzdělávacím trhu. Na druhou stranu UTB může reprezentovat vysoce flexibilní vysokou školu, která reaguje na potřeby společnosti a trhu práce a zároveň disponuje několika pracovišti, které snesou srovnání s evropskou či světovou úrovní. Participace v mezinárodních projektech může být právě považována za meřítko kvality. Kvality jednotlivců, týmů i celé instituce, která vytváří a formuje kvalitní výzkumné a pracovní prostředí. Univerzita si tedy účastí na mezinárodních projektech buduje svoji reputaci ve vědecké komunitě.

V čem vidíte hlavní přínos CPS nejen pro univerzitu, ale i pro region a český průmysl? Daří se výsledky vašeho výzkumu převádět do komerčního využití?
Centrum polymerních systémů je unikátní výzkumnou jednotkou, která díky svému vybavení a organizačnímu nastavení dokáže zatím čelit výzvám velkých a strategických projektů. Zapojování se do pouze do objemově malých projektů není pro CPS ekonomicky udržitelnou cestou. Pocítili by to v první řadě pracovníci na svých mzdách a nechci ani domýšlet, kam by to vedlo. Příslovce „zatím“ záměrně zmiňuji v souvislosti s interně avizovanými změnami organizačního členění CPS, které považuji za nešťastné z hlediska posílení významu CPS v národním i mezinárodním měřítku.
V současnosti je CPS koordinátorem Národního centra kompetence PolyEnvi21 zaměřeného na ekologicky šetrné polymerní materiály a technologie. Dále jsme nedávno vstoupili do velkého projektu CirkArena, který má za cíl vybudovat a provozovat velké výzkumné centrum se zaměřením na recyklace v Třinci s významnou ambicí na mezinárodní přesah. V tomto roce jsme byli úspěšní v projektu Operačního programu Jan Amos Komenský v oblasti posílení dlouhodobé mezisektorové spolupráce a v Operačním programu Technologie a konkurenceschopnost v oblasti služeb výzkumné infrastruktury pro potřeby praxe. Každý z těchto projektů představuje náklady ve výši desítek až stovek milionů korun. Toho by se nikdy nepodařilo dosáhnout, kdyby se o projekty tohoto typu ucházel jednotlivec či malý vědecký tým o velikosti katedry.
Zaměření CPS má šest výzkumných směrů pokrývající oblast od nanomateriálů až po zpracovatelské procesy. Jako konkrétní příklady výstupů CPS uplatněné v praxi mohu zmínit například vývoj polymerních filtrů pro kapaliny i plyny, izolace kabelů do jaderných zařízení, antimikrobní fólie pro dotykové obrazovky. Nicméně komerční uplatnění naší práce lze naleznout mnoha v technologických a materiálových inovacích, které jsou výsledky projektů s průmyslovými partnery. Naše výsledky se opírají k výstupy vědeckého bádání, které musíme být schopni uplatnit v praxi. To byl důvod proč prof. Petr Sáha inicioval a vedl diskuzi o vzniku CPS, které bylo oficiálně založeno v roce 2011.

Spolupráce s průmyslovými partnery, jako je italská společnost, která je jedním z klíčových hráčů na trhu s obaly, je klíčovou součástí projektu. Jak probíhá komunikace mezi akademickou a firemní sférou? A jaké jsou hlavní požadavky průmyslu na nové materiály?
Partneři z praxe mají konkrétní představu, čeho chtějí dosáhnout, protože jsou řízeni ekonomickými faktory. Z vlastní zkušenosti vím, že zahraniční podniky s inovačním potenciálem dokáží velmi jasně definovat výzkumné zadání, což bývá občas problém u českých partnerů. Ale situace se zlepšuje i u nás. Vždy to však je o lidech a schopnosti komunikovat nad odborným tématem při současném zohlednění dalších hledisek, zejména těch ekonomických.

Projekt Biopackman bude trvat čtyři roky. Jaké jsou nejbližší cíle, kterých chcete v rámci projektu dosáhnout, a kdy můžeme očekávat první konkrétní výsledky?
Výsledky je třeba vykazovat průběžně během řešení celého projektu. Činnosti jednotlivých partnerů projektu na sebe navazují a podléhají pravidelné kontrole. První konkrétní výsledky tedy budou v podobě výzkumných dat a odborných zpráv a publikací, které budou následovány funkčními vzorky, které budou ověřeny v poloprovozním měřítku a prototypem připraveným pro komerční produkci. Předpokládáme, že výrobky z nových materiálů by pak měly být na trhu brzy po ukončení řešení projektu.