Když se řekne nano, velká část Liberečanů a lidí z širšího okolí je okamžitě v obraze. Nanotechnologie mají v regionu zvučné jméno i takřka dvacet let poté, co tým profesora Oldřicha Jirsáka na Technické univerzitě objevil způsob jejich průmyslové výroby. Světový patent se v kraji nerodí každý den. Loni na jaře jsme si v praxi vyzkoušeli, k čemu je dobré mít špičkové technologie takříkajíc na dosah ruky. Narychlo sestavená výrobní linka na univerzitě chrlila nanovlákenné filtry do roušek především pro zdravotníky v době, kdy celý svět stál v Číně fronty na nedostatkový zdravotnický materiál.
O rok později už nedostatkem respirátorů a roušek netrpíme. „Na trhu se však vyskytují ochranné pomůcky značně kolísavé kvality. Rozdíly v použitých materiálech jsou asi takové, jako mezi hrubým drátěným plotem a jemnou drátěnou sítí proti hmyzu. Když si představíme kapénky viru jako komára, bude jasné, že velká oka plotu ho nezastaví, jemná síť ano. A jako onu síť si lze představit nanovlákenné roušky, které mají nejvyšší stupeň ochrany. Neprojdou skrz ně nečistoty, bakterie ani kapénky s viry,” říká Luboš Komárek, předseda představenstva klastrové organizace Nanoprogress. Filtrace byla ostatně jednou z významných aplikačních oblastí nanotechnologií ještě před vynálezem průmyslové výroby nanovláken. „Rusové vyráběli nanofiltry pro potřeby Rudé armády již za druhé světové války,” uvádí v podcastu Region, který mění svět profesor David Lukáš z TUL, jeden z otců světového patentu z Liberce. Dodává, že tehdy v Rusku šlo o výrobu v laboratorních podmínkách. Nákladnou a pomalou. Dnes lze díky řadě patentů a dlouholetému výzkumu a vývoji, v němž se angažuje jak univerzita, tak významnou měrou i Nanoprogress, chrlit nanovlákenný materiál v řádech desítek kilometrů. Děje se tak i přímo ve městě pod Ještědem.
Nanovlákenná rouška připomíná v mikrosvětě jemnou drátěnou síť proti hmyzu. Standardní rouška hrubý drátěný plot s velkými oky. Propustnost je nesrovnatelná.
Jak vývoj od přelomového objevu v roce 2003 postoupil, ukázalo se, že nanotechnologie jsou pro některé běžné filtrační aplikace nákladným řešením. „Stále je levnější sestavit filtr do automobilu z deseti obyčejných vrstev namísto jedné tenké nanovrstvy. Na obličej si však deset roušek dáte stěží. Nebylo by to praktické, ale ani funkční," uvádí doktorka Lucie Vysloužilová, manažerka klastru Nanoprogress. Na dočasné nařízení vlády z konce února umožňující nošení dvou chirurgických ústenek se téměř okamžitě snesla kritika odborníků. Od 1. března vešla v platnost povinnost ochrany úst respirátorem nebo obdobným prostředkem s filtrační účinností alespoň 94 % dle příslušných norem (např. FFP2, KN 95). Nanoroušky toto splňují. Úroveň záchytu viru může být až 99,9 %. Vzhledem k husté síti vláken je potřeba tenčí vrstva. Lepší je tak i prodyšnost. Nanovlákna tak mohou pomoci například lidem, kteří trpí respiračními nebo srdečními problémy či alergiemi. Ukazuje se tedy, že filtrace ve specifickém prostředí, kde běžné materiály selhávají, je perspektivní a zajímavou cestou. Pomohla ji paradoxně vyšlapat i loňská první pandemická vlna.
Pilotní linka pro výrobu nanovláken
Výrazným hybatelem dění byla na jaře roku 2020 Technická univerzita v Liberci a profesor David Lukáš. Kolegy přesvědčil o tom, že je v jejich silách postarat se o výrobu ochranných pomůcek pro potřeby zdravotnického personálu univerzity. Velmi záhy však zjistili, že roušek je nedostatek v celé republice, a tak se rozjel smělý projekt. V prostorách prestižní vědeckovýzkumné instituce, Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace, vznikla v rekordním čase infrastruktura potřebná pro pokrytí celého výrobního procesu. Pilotní linka, kterou sestavil a vyladil tým profesora Jaroslava Berana z katedry textilních a jednoúčelových strojů fakulty strojní produkovala funkční nanovlákennou vrstvu nanesenou na nosič z netkané textilie. O to, aby měla nepřetržitý přísun roztoku polymeru s vysokoprocentním alkoholem, výrobní suroviny, se staral tým katedry chemie fakulty přírodovědně-humanitní a pedagogické. Na konci řetězce se pak dobrovolníci z řad studentů a zaměstnanců fakulty střídali u řezaček a šicích strojů. Paralelně vzniklo šicí centrum i na fakultě textilní.
Zázraky se však ve vědě a výzkumu nedějí zčistajasna. Pilotní linka na roušky a později filtry z nanovláken by světlo světa nespatřila, nebýt více než desetileté intenzivní podpory výzkumných týmů TULky klastrovou organizací Nanoprogress. Firmy v ní sdružené se během první vlny pandemie záhy k iniciativě vědců přidaly a po své ose začaly zásobovat nemocnice i sociální zařízení nanovlákennými ochranými prostředky. Vedle nich začal šít roušky prakticky celý národ. Vlna solidarity byla až neskutečná.
Pilotní linka TULky, výrobní kapacity hi-tech firem sdružených v klastru Nanoprogress, lidé vybavení šicími stroji. Vlna solidarity byla až neskutečná.
David Lukáš vzpomíná na loňský rok jako na období kvasu. „Původně jsme kompletovali hotové roušky z nanovlákenného materiálu. Záhy jsme však zjistili, že daleko efektivnější je omezit se na výrobu filtrů a přidružit k ní výrobu textilních roušek s kapsou na filtr,” uvádí Lukáš. Výsledným produktem pak TULka začala postupně v koordinaci s krajským krizovým štábem zásobovat Krajskou nemocnici a Liberecký kraj. Ten se postaral o distribuci dalším nemocnicím v kraji, ambulancím nebo zubařům. Z TULky proudily tři tisíce roušek denně. Pro zásobování republiky stále zoufale málo. Další zlom přišel se zapojením místních firem Elmarco a Drylock. První jmenovaná zapůjčila dvě linky na nanovlákenný materiál, druhá zase výrobní kapacitu. Spolupráce se rozběhla i díky prostému faktu, že v hrádeckém Drylocku působí velké množství bývalých doktorandů z univerzity. Ti se svolením belgického vedení odstrojili jeden stroj na výrobu plenek a operativně ho přenastavili na sekání filtrů. „Společně s druhou cestou profesora Josefa Šedlbauera, který se společností Obrokov rozjel výrobu filtrů technologií meltblown, jsme se rázem ocitli na kapacitách vyšších stovek tisíc filtrů denně,” dodává Lukáš. V nedávné době se na univerzitě k tématu ještě vrátili, a to analýzou kvality a autenticity. Na trhu se totiž začaly vyskytovat roušky s falešnými certifikacemi. Rada, jak nenaletět, je zdánlivě banální, avšak účinná. Nakupujte u prověřených obchodníků. „Lékárny a seriózní kamenné obchody jsou sázkou na jistotu. Stále bych dal ruku do ohně i za český nanoprůmysl, za české výrobce,” uzavírá Lukáš.
Pandemie přinesla na trh ochranných pomůcek převratné změny. Po nanovlákenných rouškách výrazně stoupla poptávka, což v českých firmách zvýšilo tlak na výrobní kapacity i na úroveň bezpečnostních standardů produkovaných výrobků. „Situace urychlila vývoj nové technologie pro výrobu nanovláken. Opět se na ní podílí partneři z regionu, Technická univerzita v Liberci a výzkumné centrum VÚTS. Klíčovou roli hraje nově vzniklý startup Nanotech dynamics,” uvádí Komárek a dodává, že startup má za cíl zaštítit technologický vývoj a pomoci zavést inovativní řešení do tržní praxe. Představitelé klastrové organizace Nanoprogress si od tohoto kroku slibují výrazné zvýšení efektivity při zachování špičkových filtračních vlastností. „První plně provozuschopné zařízení, které vyrábí standardizované nanomateriály, již máme na světě. Nyní se zaměřujeme na další navyšování kapacit nové technologie,” uzavírá Komárek.
O klastru Nanoprogress
Liberecký kraj, potažmo Česko je na špičce výzkumu nanotechnologií. Znalosti mají naši vědci excelentní. Aby tomu tak bylo i do budoucna, je potřeba do lidí i technologií investovat. A finanční prostředky jsou zpravidla limitou ve srovnání se zeměmi s násobně velkými státními rozpočty. Abychom i nadále mohli profitovat z nejnovějších technologií, sdružují se organizace a firmy v odvětví v klastrech. Ty jim pomáhají společně získat více prostředků pro vědu, výzkum a inovace.
Nanotechnologické odvětví spojuje klastr Nanoprogress. Jeho členská základna čítá zhruba padesátku subjektů o síle více než desítky tisíc zaměstnanců a obratu přes dvě stě milionů EUR. Do výzkumu a vývoje českého nanotechnologického odvětví a do rozšíření technologické základny pomohl přivést téměř miliardu korun. Kolektivní výzkum řízený klastrem Nanoprogress byl významně podpořen dotačními tituly Operačního programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost s názvem „Spolupráce – Klastry“. Tento program je klíčovým prvkem podpory českých klastrových organizací a spadá pod gesci Ministerstva průmyslu a obchodu.
Nanoprogress se může pyšnit desítkou celosvětově unikátních zařízení primárně pro přípravu nanovláken. Drží devět předmětů duševního vlastnictví. Aktuálně je také jediným klastrem oceněným Zlatou známkou Evropské klastrové excelence a je členem Národní klastrové asociace.
Zajímají vás nanotechnologie? Pusťte si na Youtube kanálu Regionální televize pětidílný seriál klastrové organizace Nanoprogress s názvem Nanovelmoc Česko. Dozvíte se v něm více o základech odvětví, ve kterém Česko ve světě výrazně vyčnívá, o současných trendech i o tom, jak funguje a na čem pracují členové klastrové organizace Nanoprogress.
Seznam epizod seriálu Nanovelmoc Česko:
Internetový portál a elektronický časopis 1012plus o výzkumu, vývoji a inovacích v Libereckém kraji realizuje Agentura regionálního rozvoje ze zdrojů projektu „Smart Akcelerátor Libereckého kraje III“, reg. č. CZ.02.01.02/00/22_009/0003642.
Smart Akcelerátor Libereckého kraje III je financován z prostředků Evropské unie, MŠMT a Libereckého kraje a jeho cílem je podpořit rozvoj inovačního ekosystému v kraji pod Ještědem.
