Jiří Kůs: Nanočástice nejsou jen nová technologie, ale třetí průmyslová revoluce



Český objev umožnil průmyslovou výrobu nanovláken například pro textilní průmysl. Samočistící nanonátěr českého vynálezce se prodává po celém světě. V tuzemsku nyní působí na sedm desítek týmů, které se nanotechnologiemi zabývají. Proč si myslíte, že se nanotechnologie uchytily právě v České republice?
Nanotechnologie jsou relativně mladým oborem, nemají za sebou příliš dlouhou historii. Vlastní termín nanotechnologie označující manipulaci s materiálem na jeho molekulární úrovni poprvé použil Eric Drexler v roce 1986 a první nanotechnologická firma vznikla v USA teprve v roce 1997. A už v roce 2003 podala Česká republika patent na průmyslovou výrobu nanovlákna a firma Elmarco společně s Technickou univerzitou v Liberci krátce na to představila stroj Nanospider. Jsme tedy opravdu jedním ze světových inkubátorů nanotechnologie.

Jak se to podařilo?
Důvodem bude určitě dlouhá tradice a zkušenosti nejen v textilním průmyslu, ale i dalších technických oborech už od dob první průmyslové revoluce v 19. století. V Česku nikdy nebyla nouze o kreativní a chytré techniky. Nyní máme velkou šanci stát se v chytrých materiálech a pokročilých technologiích jedním z lídrů třetí průmyslové revoluce, na jejímž prahu se nacházíme.

Které tuzemské projekty v této oblasti považujete za nejúspěšnější?
Je dobré si uvědomit, že nanotechnologie není nějaké nové průmyslové odvětví, je to zcela nový technologický přístup, který jde napříč prakticky všemi obory od medicíny až třeba po automobilový průmysl. V České republice máme silné zastoupení v oblasti organických a anorganických nanovláken a jejich použití v textilním průmyslu, filtraci, čištění vody, zdravotnictví i energetice. Umíme pomocí nanočástic vyčistit vzduch i vodu od nečistot a patogenů. České nanotechnologie v lůžkovinách s nanovlákennou bariérou pomáhají alergikům. Dokážeme pomocí 3D nanotiskárny postavit jemný skelet pro vytváření náhradních lidských orgánů. Český patent 3D nanobaterie má potenciál vyřešení problému uskladnění energie z obnovitelných zdrojů.

Je důležitá pro rozvoj odvětví podpora státu případně evropských fondů?
Nanotechnologie jsou mladým oborem, proto firmy, které na nich mají postavený svůj podnikatelský záměr a produkty, nemají příliš dlouhou historii a zpravidla se jedná o malé a střední podniky. Jsou ve fázi investic a růstu, není ještě možné používat na jejich hodnocení indexy ziskovosti a délky existence. To je velký handicap například při získávání půjček u bank. Pro takovou firmu je prakticky nemožné získat i třeba malý provozní úvěr, pokud nemá vlastní nemovitosti, kterými by mohla bance ručit. Z tohoto důvodu je velmi důležitá podpora státu a evropských fondů. Ale v současnosti ani zde není situace příliš růžová. Typická nanotechnologická firma totiž už není typickým start-upem, ale ještě není firmou s dostatečnou historií a ziskovostí. Nicméně snad se blýská na lepší časy, třeba v podobě připravovaného projektu Národního inovačního fondu.

Co je to za projekt a co je jeho cílem?
Jedná se o připravovanou státní podporu rizikového kapitálu v České republice. Národní inovační fond je nástupce původně zamýšleného Seed fondu, který má v následujících letech investovat do začínajících high-tech firem 1,35 miliardy korun. Jako Asociace nanotechnologického průmyslu ČR jsme nabídli Ministerstvu průmyslu expertní pomoc pro vybírání perspektivních projektů z nanotechnologické oblasti. Obor nanotechnologií je totiž v současnosti právě v této fázi, to jest malé a střední firmy s velkým inovačním potenciálem a dynamikou růstu, ale nedostatečnými zdroji na jeho profinancování. 

Nanotechnologie jsou jednou z oblastí, kde dobře funguje spolupráce podnikového a univerzitního prostředí.
Dobrým příkladem akademické spolupráce jsou třeba fotokatalytické nátěry s nanočásticemi oxidu titanu. Jen pro vysvětlení, nanočástice v chytrém nátěru pomocí slunečního záření nebo UV zářivky vyčistí vzduch od organických znečisťujících látek včetně virů a bakterií. Chytrý nátěr zabraňuje také ukládání nečistot na fasádu. Domy vypadají stále jako nové. Výrobce těchto nátěrů firma Advanced Materials-JTJ spolupracuje s mnoha školami a institucemi v České republice i v zahraničí, a to na bázi jak komerční, tak prostřednictvím výzkumu podporovaného Evropskou komisí.

Často se diskutují případná rizika nanočástic. Je jim věnována dostatečná pozornost?
Všechny materiály se samozřejmě testují podle platných norem a předpisů. Zdravotní nezávadnost potvrzují certifikáty ze státních zkušeben. Obecně platí, že pokud jsou nanomateriály pevně ukotvené do větších celků a neuvolňují se neřízeně do okolí, nemohou ohrozit ani životní prostředí ani zdraví. Například povrchová vrstva vytvořená funkčním nátěrem s nanočásticemi TiO2 neobsahuje žádné volné nanočástice. Nanočástice jsou pevně ukotveny ve struktuře speciálního pojiva. Struktury z nanovláken nejsou samonosné a používají se vždy s podkladovým substrátem. Jednotlivá nanovlákna se ze struktury neuvolňují, nemohou být vdechnuta ani kontaminovat prostředí.

Takže rizika neexistují?
Bezpečnost nanotechnologií dozajista není téma, které by se mělo bagatelizovat a není to také mým záměrem. Nejde rovněž samozřejmě jen o bezpečnost pro uživatele výrobku, ale také o bezpečnost ve výrobních továrnách a po ukončení životního cyklu výrobku o bezpečnost nakládání s odpadem. Je proto důležité neustále ověřovat, testovat a vytvářet pravidla a postupy, které omezí rizika na minimum.

Které směry v rozvoji nanotechnologií považujete za perspektivní do budoucna?
Před nějakým časem položila podobnou otázku Nadace Lloydova registru týmu expertů. Zpráva, která vznikla na základě tohoto zadání, identifikuje čtyři perspektivní směry budoucího rozvoje nanotechnologií: senzoriku, chytré materiály, generování a uskladňování energie a velká data. Je to v souladu s nastupující technologickou revolucí, která je o propojení lidí a věcí pomocí senzorů do jedné velké sítě, jakéhosi superinternetu věcí, který přenáší obrovská množství dat. Mohou to být data o našem zdravotním stavu z nanosenzorů na oblečení, data o výrobě a spotřebě energie z fotovoltaických mikroelektráren na každém domě nebo třeba data ze senzorů na chytrých silnicích pro autonomní dopravu. Nesmíme zapomenout na 3D tisk, který se zřejmě stane hlavním výrobním způsobem a každá věc tak bude mít svoji digitální podobu.

Česká republika se před několika lety dostala na špičku v oblasti solárního průmyslu, nyní pozice vyklízí. Nemohly by například právě nanotechnologie, například zvyšování účinnosti panelů, pomoci ČR vrátit se na přední pozice v oboru?
Práce na zvyšování účinnosti solárních panelů běží v mnoha laboratořích a firmách po celém světě. Daří se to použitím a kombinacemi nových materiálů, jako je například z nedávné doby solární modul s nanotyčkami petrovskitu. Nicméně klíčovým momentem skutečného boomu obnovitelných zdrojů je vyřešení uskladnění energie, protože v noci slunce nesvítí a vítr fouká jen někdy. Tedy levná a spolehlivá baterie nebo superkondenzátor. Tady je naše velká šance dostat se na špičku oboru, ta šance se jmenuje 3D baterie české firmy HE3DA.

Tuto baterii vyvíjí tým Jana Procházky. Spolupracují na tomto projektu i další vědecké instituce v ČR?
Na vývoji 3D baterie týmu Jana Procházky se podílí Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského a VUT. Jedná se opravdu o průlomovou technologii. Kromě výrazně vyšší kapacity, rychlé odezvy a vysokých nabíjecích a vybíjecích proudů je zásadní neporovnatelně vyšší bezpečnost, která dnes u standardních lithiových baterii chybí. Důležité jsou i výrobní náklady, které při sériové výrobě mohou klesnout pod 100 dolarů na 1 kilowatthodinu, což je třetina výrobních nákladů u současných baterií.

Dalibor Dostál