Pracovalo na nich šesť tímov študentov Lifbee Academy. Ide o neziskový projekt – akadémiu, ktorú založila genetička Simona Veselá a podnikateľ Matej Held ako reakciu na svetový trend. Biotechnológie sú na vzostupe. Pribúda čoraz viac projektov a startupov, v ktorých sa schádzajú odborníci z prírodných a technických vied.
Aj pri technických výzvach je možné využiť silu prírody. Baktérie sú kľúčom pre samoopraviteľný betón (navrhol ho holandský mikrobiológ Hendrik Marius Jonkers), vďaka ryži možno raz budú zelené strechy vyrábať elektrickú energiu. Študenti Lifbee Academy sa mali popasovať s fenoménom mestských tepelných ostrovov (UHI – urban heat islands). Vedci naň upozorňujú už roky. Uvedomujú si ho však obyvatelia?
Nikdy o tom nepočuli
Tím Biozea si urobil vlastný prieskum. Zistili, že ľudia síce pociťujú, že v mestách je vždy teplejšie ako v okolí. „Ale nevnímajú tento jav ako problém. Okolo 50 percent opýtaných zvolilo odpoveď, že o urban heat islands ešte nikdy nepočuli.“
Ide pritom o vážny problém, ktorý vyčerpáva zdravie obyvateľstva aj peňaženky. Geografička Hana Stanková pred pár rokmi vypracovala s kolegami štúdiu, v ktorej analyzovali satelitné dáta pre Bratislavu, aby určili mestské ostrovy tepla. Teplota mestského prostredia v niektorých oblastiach dosahovala 60 stupňov! V roku 2019 sa urobili v hlavnom meste merania termovíznou kamerou pripevnenou k dronu. Teplota vzduchu vystúpila na 33–34 stupňov. Klasické strechy zo škridly či z lepenky sa však rozpálili až na 71 stupňov. Detské ihrisko na 64 stupňov.
Riziko však netrvá len počas dňa, ale aj v noci. Rozhorúčené mestské prostredie sa v noci neochladzuje. Nahromadené teplo v asfaltových, betónových a ďalších konštrukciách sa v noci vyžaruje a ľudské telo sa v prehriatom mestskom prostredí nedokáže v noci prirodzene regenerovať. Únava aj vyčerpanie nemajú konca.
Do roku 2050 sa podľa klimatológov výskyt extrémnych horúčav na Slovensku zvýši štvornásobne. Horúčavy vplývajú negatívne najmä na zdravie dôchodcov a detí, keďže ich organizmus má slabšiu teplotnú reguláciu. Teplo zaťažuje kardiovaskulárny systém. Horšie pracovné výkony však podáva ktokoľvek, kto musí pracovať v rozhorúčenom prostredí.
Viac peňazí, viac elektriny sa míňa na klimatizácie. A to je začarovaný kruh! Pretože podľa japonských vedcov intenzívnejšie využívané klimatizačné jednotky prispievajú v Tokiu k zvýšeniu teploty o ďalšie dva stupne. K podobnému záveru sa dopracovali francúzski meteorológovia. Paríž zohrievajú klimatizácie o dodatočný jeden stupeň! Tak, čo pomôže? Huby?
(Ne)šťastie tých druhých
Na Slovensku je asi milión rodinných a bytových domov. Asi 66 percent z nich je v pôvodnom stave, majú 30 až 70 rokov, ukazujú zistenia asociácie Budovy pre budúcnosť. To znamená, že pre väčšinu domácností na Slovensku bude čoraz drahšie udržať si normálne podmienky.
Aby sa doma dalo normálne žiť, pracovať, regenerovať. Do týchto starých domov bude treba vkladať čoraz viac energií, a teda peňazí na to, aby sa ochladili. Riešením je masívna podpora zatepľovania, izolácie starších domov, čo by ich malo ochrániť pred chladom aj horúčavami. A šetriť peniaze.
Lenže ak sa to spraví klasicky, na domy a paneláky sa natiahnu ďalšie tony polystyrénu, sklenej vaty (v lepšom, no výnimočnom, prípade ovčej vlny). Tiež plastov, farieb a ďalších materiálov, ktoré sa museli niekde vyťažiť, chemicky spracovať. Treba si uvedomiť, že pre krásne skvejúci sa novozateplený panelák sa niekde muselo poškodiť životné prostredie. Možno pri nejakej dedine na opačnom konci krajiny sa kvôli ťažbe surovín znehodnotili studne, zničil les, otrávil vzduch. Ľudia v paneláku sú šťastní, ale dedinčania pri ťažobnej jame sotva.
Iste, životy vzdialených ľudí môžu byť niekomu ukradnuté. Je však obaľovanie domov do polystyrénu naozaj efektívne? Pred niekoľkými rokmi stačila 10-centimetrová vrstva polystyrénu na panelák, dnes je to podľa stavbárov málo. Nanovo sa zatepľujú budovy, ktoré už boli zateplené. Na domy sa navlečie ďalšia vrstva. A potom, keď bude ešte teplejšie, zaplatí sa ďalšia?
Nech domy dýchajú ako stromy
Virologička Margaréta Fogelová, dizajnérka Nikola Földešová, informatik Jakub Stehlík a biológ Martin Kovalik z tímu biocels sa na ochladzovanie budov a mestského prostredia pozreli úplne inak. Najlepším chladiacim médiom v prírode je voda. Jediný gram vody dokáže ochladiť kubický meter vzduchu o 1,8 stupňa. Tento princíp perfektne funguje v lese vďaka stromom a rastlinám. Zadržiavajú vodu a keď je horúco, tak ju vyparujú. Preto je v lese chladnejšie. A chladnejšie je aj tam, kde rastú – huby.
„Vychádzame z ich prirodzeného správania. Vďaka evapotransporácii dokážu svoje okolie ochladiť o 2,5 stupňa,“ prezrádza informatik Jakub. S kolegami navrhli použiť na plášť budov materiál, ktorý huby vyrábajú – mycélium. Je možné ho použiť vo forme dlaždice na strechu alebo krytiny na fasády. „Sú štúdie, ktoré ukazujú, že materiály z mycélia sa otepľujú pomalšie a ochladzujú rýchlejšie ako betón.“ Aj počas najprudších horúčav mycélium zostáva relatívne chladné, oveľa chladnejšie ako klasické stavebné konštrukcie.
Vďaka mycéliu by domy „dýchali“ podobne ako stromy. Steny by zachytávali dažďovú vodu. S rastúcou teplotou by ju uvoľňovali, čím by ochladzovali celé okolité prostredie. To však nie je všetko.
Mycélium vychádza lepšie aj pri porovnaní s perfektným materiálom, ako je drevo. Podľa tímu biocels má totiž lepšie ohňovzdorné vlastnosti. A na jeho výrobu netreba rúbať les ani poškodzovať pôdu či niekde niečo ťažiť.
„Stačí dostatok vhodného odpadu, ktoré sú huby schopné premeniť na materiál požadovanej kvality. Sú schopné rásť na celej palete substrátov, môže to byť aj drevený odpad. Podľa toho, aké vlastnosti od produktu očakávate, viete nasadiť špecifický druh húb, viete nastaviť proces rastu. To je základný recept,“ naznačuje biológ Martin. Uvažuje sa dokonca o 3D tlači. Životnosť mycéliových konštrukcií preverovali odborníci v Holandsku a v Austrálii. Vybudovali z húb menšie stavby a vystavili ich enormnej záťaži, ktorou chceli simulovať starnutie o niekoľko rokov. Mycéliá to vydržali. A na konci sa dajú, na rozdiel od takmer všetkých stavebných materiálov, kompostovať.
Nie je to sci-fi. Podobné materiály už našli svoje uplatnenie v interiéri. Použitie v exteriéri je však originálna myšlienka tímu biocels. Cenovo je ich materiál porovnateľný s klasickým zatepľovaním. Už si zháňajú distribučné kanály, komunikujú s firmami. Ak sa všetko podarí, výrobnú halu by radi postavili na Slovensku. Ešte je tu však jedno nebezpečenstvo spojené s prehriatymi mestami. Horúčavy zhoršujú kvalitu ovzdušia.
Vzduch odľahčený o ťažké kovy
„Zlý“ vzduch so sebou prináša množstvo chorôb, predčasné úmrtia, stratené roky života. Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie na Slovensku ľudia strácajú pre znečistený vzduch rok a pol života, predčasných úmrtí je 5 000 ročne. Výskumy v priemyselných regiónoch v Taliansku a v Číne ukazujú, že ľudia, ktorí dlhodobo dýchajú znečistený vzduch, sú náchylnejší ochorieť na koronavírus a ďalšie respiračné choroby. Rovnaké komplikácie počas pandémie koronavírusu zaznamenávajú odborníci v silne znečistenom regióne hornej Nitry.
Lenže vzduch neznečisťuje len priemysel či domácnosti, ktoré nesprávne používajú piecky, zanedbávajú komíny, čo sa prejavuje v zime. V lete vzduch zhoršujú práve mestské tepelné ostrovy.
Problémom sú mikročastice ako olovo, kadmium, nikel, zinok, meď, kobalt. Sú naozaj drobné, počas horúčav ich koncentrácia vo vzduchu rastie a ľahko prenikajú do organizmu človeka. „Kde poškodzujú pľúca, kardiovaskulárny systém, kvôli čomu je zvýšený počet kardiovaskulárnych chorôb. Všetky tieto častice dokáže zachytiť – mach,“ naznačuje biotechnologička Kristína Balčoková z tímu Ecova Design. S informatikom Filipom Uhlárikom, urbanistom Michalom Voščekom a biotechnologičkou Katarínou Turanskou vymysleli konštrukciu, s ktorou možno na fasády existujúcich budov osadiť celé bloky s machom.
Foto: MICHAL VOŠČEK
„Jeden štvorcový meter machu zachytí 11,6 kilogramu pevných častíc ročne,“ dopĺňa informatik Filip. Opäť to nie je žiaden výmysel alebo čisto teoretický koncept, ale fenomén, ktorý overila veda v praxi, hoci neplánovane.
„Machy takýmto spôsobom mikročastice už zachytávajú niekoľko rokov. Pri cestách s hustou premávkou sa urobili merania. Podľa toho, v akej vzdialenosti boli machy od cesty, toľko stopových prvkov sa v nich našlo,“ dodáva Kristína. Len využili prirodzenú vlastnosť machu. No predsa sa ho rozhodli geneticky upraviť.
Znesiteľné bilbordy?
Aby mach mohol meniť farbu. Aby to nebol len taký obyčajný mach na fasáde. Aby pomocou neho mohli urbanisti „maľovať“, tvoriť obrazce. A príjemnejším spôsobom tlmiť ďalší neduh mesta, s ktorým sa ťažko bojuje – vizuálny smog.
Tím Ecova Design oslovil vo svojom prieskume síce len malú vzorku respondentov, no výsledky sú jednoznačné. Vyše 70 percent ľudí vníma, že ich okolie je presýtené reklamami, najrušivejšie sú rôzne bilbordy a pútače na fasádach. Viac ako 90 percent si myslí, že reklamy vo verejnom priestore by mali byť regulované.
Foto: MICHAL VOŠČEK
Ecova Design nenavrhuje razantné riešenie – všetky reklamy odstrániť. Namiesto toho ponúka možnosť, ako ich vizuál nahradiť pôsobivými obrazmi poskladanými zo živého machu – a najmä ako túto obrovskú plochu využiť v prospech boja s klimatickou krízou. Jeden štvorcový meter machu pohltí 30 ton CO2 ročne. Takáto fasáda dokáže znížiť chladiace zaťaženie budovy až o 37 percent. Ochladzuje a zvlhčuje prostredie na celej ulici. Je nevšedným útočiskom pre biodiverzitu, hmyz, vtáky, netopiere. Ušetria aj majitelia bytovky. V hre je možnosť, že vďaka zelenej reklame kombinovanej s inovatívnym plášťom budovy môžu získať zateplenie zadarmo.
Ich nápad je však novátorský aj z genetického hľadiska. „Väčšina štúdií, ktoré sa zaoberali genetickou úpravou rastlín, ktoré mali zmeniť farbu, sa vykonávala na okrasných alebo dvojklíčnolistových rastlinách. Pre mach nič také zatiaľ neexistuje. Toto je zaujímavá výzva v rámci realizácie projektu,“ hovorí biotechnologička Katarína. Spôsoby sú rôzne. Z jednej rastliny sa napríklad vyberie gén zodpovedný za určitú farbu a s pomocou „naprogramovanej“ baktérie sa vloží do machu. Dosiaľ sme však riešili iba plášte budov. A čo oblečenie človeka?
Hodváb, ale lepší. Sršní
Jemný materiál „pre ľudí“ už tisíce rokov tká nočný motýľ – priadka morušová. Textilný priemysel to skúša aj s iným hmyzím hodvábom, napríklad pavúčím, no jeho výroba je pomerne nákladná a zložitá (vedci z univerzity vo Wyomingu v USA vložili pavúčí hodvábny gén do kôz, ktoré produkujú mlieko s proteínom, z ktorého sa dá pavúčí hodváb získať).
Zaujalo nás, ako si sršne dokážu ochrániť hniezda pred horúcimi dňami a výkyvmi teplôt okolitého prostredia. Postavia ich zo špeciálneho proteínu. Rozhodli sme sa túto ideu preniesť do oblečenia pre ľudí.Katarína Feketeová, Sentinel
Genetička Soňa Bálintová, medička Paula Paraličová, biochemik Simon Thomay, študent bezpečnostných a strategických štúdií Samuel Sameš a študentka medzinárodného obchodu Katarína Feketeová z tímu Sentinel uvažujú o výrobe hodvábu z proteínu sršňov. Na rozdiel od ostatných hodvábov a bežných textílií má skvelé termoregulačné vlastnosti.
„Inšpirovali sme sa procesmi, ktoré v prírode prebiehajú už milióny rokov. A sú efektívne. Zaujalo nás, ako si sršne dokážu ochrániť hniezda pred horúcimi dňami a výkyvmi teplôt okolitého prostredia. Postavia ich zo špeciálneho proteínu. Rozhodli sme sa túto ideu preniesť do oblečenia pre ľudí,“ hovorí Katarína. Podľa štúdií entomológov dokáže materiál, z ktorého sršne stavajú hniezdo, znížiť teplotu o 10 stupňov oproti okolitému prostrediu.
V takomto oblečení by sa človek aj v najhorúcejších dňoch potil len minimálne. Ak by teplota vzduchu stúpla na 38 stupňov, odev by ju stlmil na znesiteľnejších 28. „Zatiaľ vychádzame z teoretických štúdií. Potrebujeme urobiť ešte výskum, ktorý by potvrdil všetky naše hypotézy. No aj keby sa náš predpoklad o termoregulačných schopnostiach takéhoto hodvábu nepotvrdil, stále sa dá využiť. Má ďalšie výhody. Bol by príjemný na dotyk, menej krčivý. Aj to však musíme potvrdiť ďalším výskumom,“ dodáva Katarína.
Zo sršnieho hodvábu by sa vyrábalo pracovné i formálne oblečenie. Pracovné nohavice či obleky, ale napríklad aj tričká na beh. „Doteraz sa termoregulačné materiály najviac využívali v športovom oblečení. Väčšina týchto materiálov sa však produkuje spôsobom, ktorý vôbec nie je pre prírodu šetrný. Ako by vlastne vznikal sršní hodváb?
Sršne chovať nebudú, smeje sa. Bude to vyzerať úplne rovnako ako v prípade klasického hodvábu, no využijú genetické inžinierstvo. „Najprv odizolujeme kľúčovú sekvenciu, ktorá je u sršňov zodpovedná za produkciu hodvábu. Potom ju pomocou série biotechnologických postupov vpravíme do priadky morušovej tak, že namiesto svojho hodvábu bude produkovať ten sršní.“
Nápady inšpirované prírodou však nemusia za každú cenu iba chrániť či šetriť. Ich cieľom je aj prilákať.
Terasa v tieni lesa
S typickým prvkom letných ulíc sa pohral tím Viridivia. S obyčajným tienidlom nad reštauračnými stolmi. Zvyčajne sa vyrába z mäkkých plastov, prípadne z poplastovanej bavlny. Viridivia chce tienidlá vyrábať z konope. Vyjde to lacnejšie. Už samotná výroba je omnoho šetrnejšia. Na tonu bavlny sa spotrebuje 2 200 litrov vody. Pri konope je to 700 litrov. No ich jedinečný vklad tkvie predsa v inom.
Foto: TIBOR ĎURIŠ
Navrhli tienidlo tak, aby pôsobilo upokojujúco – ako skutočný les. Dosiahli to vďaka otvorom kopírujúcim tvar listov. Na povrchu je biofilná vrstva. Existujú štúdie, ktoré dokazujú, že les má na človeka harmonizačné účinky. A tie sú previazané okrem množstva iných prvkov práve s úžasnou tieňohrou lesa. So svetlom poskakujúcim po listoch, kde-tu presvitajúcim cez medzery v korunách. Aj na ich tienidle sa svetlo láme rôznymi smermi.
„V procese tvorby sme pochopili, že obyvateľom miest chýba najmä zeleň,“ naznačuje environmentalistka Jarmila Marušincová. Aj napriek aktívnej snahe samospráv je zelene málo. Nie všade sa dá vysadiť (ak nerátame veľmi pomaly sa etablujúce zelené strechy či steny). Prekážkou je aj čas. Trvá desiatky rokov, kým narastie parádny „majster tieňa“. Klimatickú krízu a horúčavy treba riešiť hneď. „Nemyslíme si, že dokážeme nahradiť zeleň. No ponúkame riešenie, ktoré prináša okamžitý efekt.“
Foto: MARTIN ČERVEŇ
Genetik Michal Gala z tímu natwaall presviedča, ako ich okenice môžu byť lákadlom nielen z pohľadu účinnosti, ale aj dizajnu. V novostavbách sa už začínajú objavovať rôzne tienidlá na oknách alebo svetlolamy, prvky podobné okeniciam, typickým doposiaľ pre krajiny Stredozemného mora. Klimatická kríza posúva na sever aj architektúru.
Parkovanie pod trávnikom
Okenice tímu natwaall sa skladajú z troch vrstiev. Spodnú tvorí PCM materiál. Vyrába sa z rastlín a jeho presné zloženie je výrobným tajomstvom spoločnosti Croda sídliacej v Spojenom kráľovstve. Nasleduje záhradný substrát a do tretice zeleň. „Podľa našich výpočtov by aj počas najextrémnejších horúčav nemala teplota v interiéri za okenicou presiahnuť 26 stupňov,“ prezrádza biomedicínska fyzička Lucia Červeňová. A to v modelovej miestnosti nebola zapnutá klimatizácia!
Ako nezvyčajné lákadlo sa však dajú využiť aj nekonečné plochy asfaltu a betónu. Parkoviská. Podľa zistení tímu Biozea práve ony výrazne prispievajú k mestským ostrovom tepla. „Nezakryté plochy pohlcujú veľké množstvo žiarenia v horúčavách. Môžu mať o 27 až 50 stupňov vyššiu teplotu ako vzduch.“ Nahromadené teplo v noci vyžarujú. Tento obrovský žiarič tím Biozea premenil na oázy. Členmi sú polymérna chemička Monika Majerčíková, biotechnologička Gabriela Világi, farmaceutka Alexandra Andrišinová a bioinformatik Andrej Baláž.
Foto: MATEJ VRAŽEL
Navrhli tri rôzne verzie tienidiel nad autami. Sú z plne recyklovateľných materiálov, ťahá sa po nich brečtan, pri náročnejšej verzii rôzne iné rastliny. High-tech riešenie počíta navyše s využitím ekologických solárnych panelov. Slnečná energia poslúži na nočné osvetlenie parkoviska, nabíjanie elektromobilov a manažovanie dažďovej vody. Asfalt sa nahradí tvárnicami z bioplastu, aby sa ešte viac zmiernila povrchová teplota. „Snažili sme sa priniesť riešenie, ako udržať zeleň aj v strede mesta, kde by stromy vyhynuli pre nedostatok vlahy a ich koreňový systém by narúšal parkovaciu plochu,“ hovorí polymérna chemička Monika Majerčíková.
Horúčava sa utlmí. No podľa Mateja Helda nakoniec nejde o úsporu nákladov, ale o konkurenčnú výhodu obchodného domu. Jeho zákazníci budú mať benefit v horúcej budúcnosti možno najcennejší. Parkovanie v bezpečnom chládku.