Projekt zahrnuje široké spektrum výzkumných úkolů, které mají předpoklad uplatnit se v dohledné době v praxi. Jedná se například o zvýšení účinnosti a automatizaci procesu třídění plastů při jejich recyklaci, nalezení nových způsobů pro efektivní získání ekonomicky cenných látek z plastového odpadu nebo vývoj nových polymerů od polyfunkčních materiálů až po speciální materiály například pro medicínu. 

Z polymeru zpátky na polymery

Na chemickou recyklaci polymerů se zaměří tým z Institutu environmentálních technologií (IET), jedné ze součástí CEET, vedený Pavlem Leštinským. „Chemickou recyklací bychom měli z odpadních polymerů dostat monomery a další chemické látky, které se klasickou cestou získávají z ropy v petrochemickém průmyslu a slouží pro výrobu plastů. Tím by se životní cyklus plastů uzavřel. Chemická recyklace je jednou z cest, jak snížit závislost na ropě a omezit tak využívání fosilních paliv,“ objasnil Leštinský.

Chemickou recyklací, procesem termochemického zpracování odpadních polymerů, se vědci v IET zabývají několik let, intenzivně pak zejména v posledních pěti letech díky projektu OP VVV Excelentní výzkum, kdy spolupracovali i se zahraničními pracovišti (University of Erlangen–Nuremberg, University of Bologna). V praxi se ale zatím nikde nevyužívá. „Nyní se získané znalosti, které jsme z části publikovali v impaktovaných časopisech, budeme snažit převést do většího měřítka. Proto jsme kontaktovali i firmu Orlen UniCRE a Orlen Unipetrol, zda by o tuto technologii měli zájem a zda by nám to pomohli odzkoušet i mimo naši laboratoř. Budeme na tom samozřejmě spolupracovat s dalšími partnery z akademické i komerční sféry, které konsorcium NCK POLY-ENVI21 nabízí,“ doplnil Leštinský.

Největším problémem je podle něj separace nejrůznějších příměsí s obsahem heteroatomů, aditiv a barviv, které se v odpadních plastech vyskytují. „Neřešíme samotnou cestu přeměny odpadu pyrolýzou, tato věc je známá, ale snažíme se pomocí katalýzy a dalších purifikačních metod zbavit nečistot a získat skutečně čisté látky jak pro další výrobu polymerů, tak i cenné látky pro chemický průmysl, například aromáty. Naším cílem je zaměřit se zejména na odpadní polyolefiny, ale také na ty druhy odpadních plastů, které jsou problematické. Jde například o elektroodpady nebo výměty, což jsou zbytkové plasty po materiálové recyklaci, které dosud nemají žádné využití - kromě energetického. V rámci cirkulární ekonomiky a také vytyčených cílů projektu NCK POLY-ENVI21 se budeme snažit většinu surovin a odpadů vrátit zase zpět do výrobního oběhu,“ řekl Leštinský.

Pokročilé materiály

Na vývoj pokročilých materiálů se v rámci CEET zaměří odborníci z Centra nanotechnologií (CNT), další ze součástí CEET. „Naším úkolem je vývoj pokročilých materiálů na bázi polymerních materiálů, které mají antimikrobiální vlastnosti a mohou být aplikovány pro medicínské účely nebo jako filtry pro filtraci vzduchu či vod,“ vysvětlila ředitelka CNT Daniela Plachá.

Antimikrobiální materiály budou vědci připravovat jednak modifikací povrchu polymerů vhodnými činidly, nebo budou antimikrobiální plniva zabudována do polymerní matrice. „Při výzkumu se zaměříme nejen na hledání vhodných modifikátorů a plniv a optimalizaci jejich obsahu v polymerní matrici s cílem připravit materiál s širokým spektrem antimikrobiálního účinku, ale rovněž na degradaci a biodegradaci připravených materiálů. Sledování osudu použitých modifikátorů a plniv při likvidaci produktů, zejména při degradačních a biodegradačních procesech, a jejich vlivu na živé či neživé okolí je v současné době důležitým krokem pro možné uvedení materiálu do výroby,“ doplnila Plachá. Stranou zájmu pochopitelně nezůstane ani studium možného vlivu nových materiálů na organismus v případě medicinských aplikací.

Na problematice polymerních materiálů a polymerních nanokompozitů s antimikrobiálními účinky vědci CNT pracují již několik let a mají úspěšně rozvinutou spolupráci s týmem Marty Fernández-García z ICTP-CSIC v Madridu nebo s kolegy ze Slezské technické univerzity v Gliwicích či UTB Zlín. V rámci NCK se v oblasti antimikrobiálních materiálů rozvíjí spolupráce s CATRIN Univerzity Palackého, se společnostmi Nanoprogress, Teramed, Asio a také s Centrem organické chemie v Pardubicích.

Lakování komponentů bude minulostí

Tým pod vedením Aleše Slívy z Fakulty strojní se bude ve spolupráci s CATRIN Univerzity Palackého zabývat vývojem a zkoumáním termosetické směsi vhodné pro další zpracování. Cílem je minimalizovat efekt odpařování nezreagovaných aditiv a tím zcela vynechat proces lakování hojně využívaný v automobilovém průmyslu, jenž představuje velkou ekologickou zátěž. „Klademe si za cíl najít vztahy mezi chováním aditiv ve směsi a výslednými vlastnostmi materiálu za účelem dokonalého zužitkování jednotlivých komponent v termosetické směsi při procesu injekčního vstřikování,“ řekl Slíva.

Vedlejším cílem v úkolu je testování chování pokročilých aditiv dostupných na trhu za účelem možného využití v termosetické směsi. „Výsledkem bude produkt s kvalitním hladkým povrchem pro nanášení tenkých vrstev pomocí vakuového naprašování nebo napařování bez nutnosti předchozího kroku lakování. Výsledný proces tak bude představovat menší energetickou i ekologickou zátěž a naplňuje tímto principy udržitelného rozvoje,“ doplnil Slíva.

Dosažené konkrétní výsledky se budou testovat ve spolupráci s firmou Hella (Forvia group) a členy Moravskoslezského automobilového klastru. Poté může následovat testování v poloprovozu a po standardizaci technologického postupu nasazení do sériové výroby.

Projekt navazuje na strategie České republiky (Strategie cirkulární Česko 2040) a EU (Green Deal, cirkulární ekonomika, surovinová nezávislost). Výzkumné aktivity jsou rozděleny do čtyř základních oblastí, kterými jsou: Pokročilé materiály, Environmentální procesní inženýrství, Spotřeba v cirkulárním prostředí a neposlední řadě Komunikace, diseminace a kreativita. Provázanost firem a výzkumných pracovišť cílí především na chemický, automobilový a textilní průmysl, ale také i na stavebnictví. Celkové náklady řešitelského konsorcia činí téměř 380 milionů korun, přičemž čtvrtina z těchto nákladů bude hrazena z firemního sektoru.

Text: Martina Šaradínová, PR specialista pro VaV
Ilustrační foto. Zdroj: Shutterstock