Sdílet
2. listopadu 2019
Přibližně před pěti lety proběhla médii zpráva, že vědci z VUT budou jako první na světě zkoumat stárnutí plastů v Antarktidě. Dnes se kruh pomalu uzavírá a unikátní mezioborový projekt, za nímž stojí Jiří Tocháček z výzkumné skupiny Advanced Polymers and Composites Josefa Jančáře z CEITEC VUT, zveřejňuje první výsledky. Syntetické polymery od doby svého vzniku doslova zaplavily svět, a ačkoliv přirozenou cestou degradují, rychlost jejich rozpadu je stále mnohonásobně nižší než tempo jejich výroby. Pokusit se to změnit je i jedním z cílů projektu Jiřího Tocháčka, který je mezinárodně uznávaným odborníkem v oboru degradace a stability polymerů.
Při výzkumu polymerů používáte výraz „weathering“. O co vlastně jde?
Weathering znamená stárnutí polymerů v přirozených klimatických podmínkách naší planety. Je to jedna z cest, jak se dozvědět více o technických možnostech těchto materiálů a jejich spolehlivosti při jejich předpokládané aplikaci. Zkušební expoziční místa jsou rozmístěna po celém světě, především však v lokalitách s vyšší intenzitou slunečního záření a vyššími teplotami, aby výsledky byly dosaženy co nejrychleji.
Jak vás napadla Antarktida?
Vše začalo v roce 2013, kdy se geochemik Lukáš Krmíček z Fakulty stavební VUT vrátil z expedice na stanici J. G. Mendela provozované Masarykovou univerzitou na ostrově Jamese Rosse v Antarktidě. Přestože jeho specializace nemá s plasty mnoho společného, jeho chemický cit se nezapřel a on si povšiml povrchově narušených polymerních trubek, sloužících jako ochrana kabeláže propojující jednotlivá pracoviště stanice. Ačkoliv jsme se s Lukášem v tu dobu neznali, o rok později se u piva vše napravilo a věci následně vzaly rychlý spád.
Čím je pro vás jako výzkumníka Antarktida přitažlivá?
Antarktida byla v tomto směru dosud nedotčená, podobný systematický experiment s plasty na ní dosud nikdo nerealizoval. Není to jen romantický kontinent plný sněhu, ledu a tučňáků. U jejích břehů se objevuje rok od roku více plastového odpadu, připlou- vajícího z nejrůznějších částí světa. Tím se problematika přirozené degradace plastů v tamním prostředí stává den ode dne aktuálnější. Vzhledem k velmi nízkým teplotám a krátké denní době slunečního svitu se prostředí Antarktidy zdá být na první pohled k polymerům přátelské. Na druhé straně je to právě Antarktida, nad níž se nejvíce projevuje ozonová anomálie umožňující lepší průchod některých složek slunečního záření.
Jak obtížné bylo zorganizovat tak logisticky náročný projekt?
Během několika týdnů jsme sestavili skupinu výzkumníků z nejrůznějších oborů a institucí, kteří měli zájem na projektu spolupracovat. Z Masarykovy univerzity to byli náčelník antarktické vědecké stanice Pavel Kapler a klimatologové Kamil Láska a Klára Čížková, dále Michael Tupý ze společnosti Fatra, Radka Bálková a Petr Poláček z VUT, Jan Merna z VŠCHT Praha a Zdeněk Buráň z Polymer Institute Brno. Během relativně krátké doby byly na CEITEC VUT připraveny zkušební vzorky cíleně vyrobených polymerů, které byly nainstalovány na zkušební panely. Pět panelů bylo předáno nejbližší expedici na konci roku 2014 a v lednu 2015 byly vzorky vystaveny v Antarktidě. Druhá série pěti panelů sloužících jako reference byla paralelně vystavena na střeše knihovny Přírodovědecké fakulty MU. Tak začal jedinečný dlouho- dobý projekt výzkumu degra- dace syntetických polymerů v klimatických podmínkách kontinentu, o jehož působení na životnost polymerů se dosud prakticky nic nevědělo.
Jak fungovalo vyhodnocování vzorků?
Exponované polymery byly každým rokem odebírány a přiváženy zpět expedicemi vědců, kteří stanici pravidelně navštěvují. Vzorky byly průběžně zpracovávány a vyhodnocovány v laboratořích CEITEC VUT a dalších zúčastněných institucí. První předběžné výsledky byly známy už po prvních odběrech, avšak z hlediska spolehlivosti a serióznosti bylo nezbytné získat dat mnohem více. Teprve výsledky po třech letech expozice bylo možno považovat za dostatečně vypovídající. Ty byly letos v srpnu publikovány v Polymer Testing (Elsevier), jednom z renomovaných časopisů zabývajících se vlastnostmi a chováním syntetických polymerů. Vzhledem k aktuálnosti tématu byly přednášky na toto téma přijaty také na dvě zahraniční konference, z nichž jednou je i 9th European Weathering Symposium EWS, které se uskuteční v září 2019 ve švýcarské Basileji.
Co výzkum odhalil?
Výsledky ukázaly, že antarktické prostředí i přes své velmi nízké teploty není k polymerům zdaleka tak přátelské, jak se zpočátku předpokládalo. Vliv ozonové díry propouštějící vyšší podíl UV složky globálního slunečního záření se ukázal jako velmi významný. A i když dosud získané výsledky prokázaly, že degradace vlivem venkovní expozice je stále ještě rychlejší v Brně, reprezentujícím typické klimatické podmínky střední Evropy, rozdíl překvapivě není velký. Navíc vedle vlastního záření k němu v Brně přistupuje i znečištění atmosféry typické pro průmyslovou aglomeraci, které v Antarktidě zcela chybí.
Tím projekt končí?
Projekt je naplánován na pět let, ale u vzorků, které jsou složením dostatečně vybaveny na to, aby na obou expozičních místech přežily dobu mnohem delší, zvažujeme prodloužení expozice.
Z jakých zdrojů byl projekt financován?
S ohledem na nutnost rychlého zahájení nebyl čas na podávání žádostí a čekání na nejistý výsledek. Projekt má tedy dosti specifický způsob financování – nemá vlastní zdroj, ale byl podpořen z několika různých grantů ze zdrojů MŠMT, z nichž pouze jeden byl přímo určen na lo- gistiku materiálů a vybavení dopravovaných na stanici. Ta nesourodost způsobu financování se ukázala být i částečnou výhodou, protože nepředstavovala vážnější administrativní zátěž. Naopak maximálně vyhovovala specifičnosti a dlouhodobému charakteru projektu, kdy nejvíce práce bylo vždy několik měsíců po odběrech a po zby- tek roku se čekalo na další vzorky, na nichž pracovala výhradně příroda.
Jak se vám v té velké mezioborové skupině pracovalo?
Tím, že je projekt multiinstitucionální a svým způsobem multioborový, je dost jedinečný. Přestože hlavním předmětem výzkumu je degradace polymerů, jen polovina autorů publikace jsou polymerní chemici. Ostatní jsou geografové, geochemici a klimatologové, kteří spolupracovali na přípravě vzorků, charakterizaci záření a logistice. Bez jejich účasti by realizace tohoto náročného projektu nebyla myslitelná. Spolupráce s nimi byla vynikající. Jednoduše proto, že všichni spolupracovali rádi a o významu svého počínání byli bez výhrad přesvědčeni.
Zdroj: Události z VUT
Fotogalerie
