Téma týdne

Hrajme šachy s krevetami

Mluvíme o něm jako o plastu inspirovaném přírodou, možná i jako o materiálu budoucnosti. Jeho původ můžeme hledat v podmořském světě. Jmenuje se chitosan, a jeho zdrojem jsou krevetí krunýře. Výzkumníci na Harvardském Wyss Institute vyvíjejí postup, díky kterému z něj budeme moci vyrábět kompostovatelné předměty každodenní potřeby. Budoucí mobilní telefony, krabičky na svačiny i hračky by tak díky němu mohly být šetrnější k životnímu prostředí. Podle vědeckého týmu by věci z chitosanu mohly nahradit ty, které dnes vyrábíme z plastů syntetických.

Na zemi žije na 2 500 druhů krevet. Žijí v mořích i sladkých vodách. (zdroj: NOAA via Wikipedia)

Na zemi žije na 2 500 druhů krevet. Žijí v mořích i sladkých vodách. (zdroj: NOAA via Wikipedia)
Na zemi žije na 2 500 druhů krevet. Žijí v mořích i sladkých vodách. (zdroj: NOAA via Wikipedia)

Z chemického hlediska je chitosan přírodní polymer, který získáváme modifikací chitinu. Právě chitin najdeme ve vnější kostře hmyzu, plžů, korýšů, v motýlích křídlech i v buněčných stěnách kvasinek a hub. Hned po celulóze, ze které se tak zvané bio plasty rovněž vyrábějí, je druhým nejrozšířenějším polysacharidem v přírodě. Vyrobený materiál, pocházející z moře, by navíc měl být snadno cenově dostupný.

Novinkou letošního roku je postup, díky kterému bude možné z tohoto neobvyklého materiálu vyrábět i složitější a větší objekty. Javier Fernandez z amerického Wyss Institute přišel s postupem, díky kterému bude možné materiál formovat pomocí tradičního lití nebo vstřikování. „Záleží na způsobu zpracování. Může vám vzniknout křehká a nepoužitelná hmota, ale materiál skvělých vlastností,“ říká Javier Fernandez, který spolu s Donaldem Ingberem vyvinul nový ohebný materiál z krevet, který má podobu tekutých krystalů. K jeho stabilizaci výzkumníci použili další odpadní materiál – dřevní moučku.

Výhodou vyvíjeného materiálu je skutečnost, že se předměty, které jsou z něj vyrobené, po návratu do životního prostředí během dvou týdnů rozloží. Živiny, které obsahují, se mohou uvolnit do půdy a podpořit tak růst rostlin. Nedohranou partii šachu či rozbitý obal našeho mobilního telefonu bychom tak mohli s čistým svědomím odložit na kompost.

Aby Javier Fernandez demonstroval vlastnosti materiálu, vyrobil z chitosanu šachové figurky. Barevnost hmoty je možné upravovat změnou kyselosti roztoku, ve kterém se chitosan nachází. Chitosan byl objeven poměrně nedávno, a ještě stále práci s ním provázejí nějaké obtíže. A právě jeho výroba může mít negativní vliv na životní prostředí. Přerod chitinu na chitosan totiž obvykle vyžaduje extrémní podmínky.

Získává se za použití silných kyselin, či naopak zásad (kyseliny chlorovodíkové, mravenčí a octové nebo hydroxidu sodného) při teplotě až 121°C. Celý proces může trvat až dvanáct hodin. Materiál je to ale všestranně použitelný. Pro mnohé je tedy žádoucí dále vyvíjet environmentálně šetrnější způsoby jeho výroby i zpracování. Prvními vlaštovkami v tomto směru by mohly být nové metody jeho syntézy či nově představená práce amerického týmu. Budoucí vývoj v laboratoři i na trhu ukáže, zda je tento směr bádání podivuhodnou experimentální hrou, nebo jednou ze správných cest, po kterých se může ubírat i spotřební a odpovědný průmysl.

Chitosan má silný kladný náboj, díky kterému má mimořádné vazebné schopnosti. Je stabilní a biologicky rozložitelný. Můžeme ho využít v průmyslu, potravinářství, kosmetice i ve zdravotnictví. Najdeme ho dokonce i v pilulkách na hubnutí. V zemědělství je vhodnou náhražkou chemických hnojiv a postřiků. Funguje podobně jako očkování u lidí. V rostlinách spouští obranné mechanismy a stimuluje růst. Na videu je zachycena fazole, která byla tři týdny zasazená do půdy obohacené plastem z chitosanu.

text: Tereza Lišková, foto a video: Harvard's Wyss Institute - Biologically Inspired Engineering