Poškodzujú moria, oceány, rieky, uvoľňujú do nich ťažké kovy a toxické látky. Rozpadajú sa na mikroplasty, len nedávno ich vedci našli v ľudskej krvi, v pľúcach. Nádejný tím mladých slovenských biotechnológov pod názvom Comfy v zložení Michaela Kramárová, Sára Vach Agócsová a Andrej Rondoš prišli s unikátnym riešením, za ktoré získali ocenenie BioInnovation Award. Ich biomateriál nepomôže len v čase pandémie, môže lekárom uľahčiť rast náhradných orgánov.
Foto: COMFY
Ako pandémia zaťažuje životné prostredie?
Aj keď začiatky pandémie vyzerali nádejne pre naše životné prostredie v podobe zlepšenia kvality vzduchu či dokonca aj kvality vody, príliv jednorazových ochranných pomôcok spôsobil skôr tragédiu pre náš ekosystém. Táto pandémia sa nezapíše len do školských učebníc dejepisu, ale ďalším nepríjemným odkazom pre budúce generácie budú aj jednorazové respirátory plávajúce na hladine oceánu.
Počas pandémie koronavírusu sa stali rúška či respirátory, ktoré sú vyrábané najmä z polyproplylénu, najbežnejšieho termoplastického polyméru, najväčšou hrozbou pre morské a vodné prostredie. Bežný respirátor je jednorazový, čo sa prejavilo napríklad tým, že len za rok 2020 ich skončilo v oceánoch 1,6 miliardy.
Čo sa s nimi deje?
V morskom prostredí sú plastové častice vystavené ultrafialovému žiareniu. UV žiarenie spôsobuje fotooxidáciu, čo znamená, že sa stávajú krehkými a drobia sa na takzvané mikroplasty. Tieto mikroplasty sa nachádzajú všade okolo nás a len prednedávnom objavili prvýkrát vedci tieto častice aj v ľudskej krvi.
Okrem tvorby mikroplastov môžu respirátory či iné ochranné pomôcky mať aj priamy vplyv na voľne žijúce zvieratá, keďže neraz sa stane, že si ich zmýlia s vlastnou potravou alebo sa do nich zamotajú. Navyše mikro- a nanoplasty zhoršujú kvalitu vodných tokov. Výskumníci zistili, že jednorazové ochranné pomôcky môžu tiež uvoľňovať nebezpečné znečisťujúce látky vrátane ťažkých kovov a toxických farbív, nehovoriac o tom, že práve ťažké kovy sú využívané ako antimikrobiálny prvok v niektorých konkurenčných respirátoroch.
Foto: COMFY
Už na začiatku pandémie sa objavili účinné nie jednorazové rúška, ktoré mali účinnosť FFP2, dali sa opakovane používať, prať. A predsa vaše riešenie ocenili v Lifbee Academy ako novátorské. Prečo by vaše riešenie malo byť lepšie?
Na trhu sa vyskytujú rôzne druhy respirátorov, trh je nimi preplnený. Ale napriek tomu je naše riešenie novátorské. Problém tých najbežnejších respirátorov, ktoré kúpite za pár centov, je ten, že po navlhnutí alebo kontakte s vodou strácajú svoju funkciu, takže prať by sa nemali. Môžeme si to vysvetliť na jednoduchej chémii skrytej za týmto procesom. Vo všeobecnosti zachytávajú filtre konkurenčných jednorazových respirátorov častice dvoma spôsobmi. A to buď mechanickou filtráciou častíc cez respirátor – inými slovami, rúško je vyrobené z tak husto prepletených vlákien, že nie je možné, aby prenikla ani najmenšia častica, napríklad vírus. Takéto malé póry sa však vlhkosťou ľahko upchajú, používateľovi sa ťažšie dýcha a vydychovaný vzduch začne prúdiť cez otvory medzi respirátorom a tvárou. Druhou ochrannou funkciou je práve jeho náboj, ktorý vzniká priamo pri procese výroby. Vzniká takzvaná elektrostatická adsorpcia, čo znamená, že sa opačne nabité častice obalu vírusu držia na respirátore. Takéto elektrostatické nabitie sa však vplyvom vlhkosti rozptyľuje a teda respirátor stráca svoju funkciu.
Varianty, ktoré ponúkajú možnosť opakovaného použitia obsahujú istý typ impregnovanej látky, najčastejšie sú to ióny striebra či medi. Odporúčané nosenie týchto respirátorov je týždeň, ale čo sa deje potom? Masívna väčšina respirátorov je vyrábaných z polypropylénu (PP), ktorý je veľmi ťažko recyklovateľný a slovo biodegradovateľnosť je im vzdialené. Takže opäť končia na rovnakom mieste ako väčšina plastov, či už v spaľovniach, na skládkach alebo pohodené v prírode.
Foto: COMFY
V čom je teda respirátor z vášho materiálu iný?
Bude vyrábaný z prírodných materiálov v súlade s prírodou, čo znamená, že bude plne rozložiteľný a kompostovateľný. Bežne v strednej Európe nenájdeme podobný produkt v predaji. Hoci sa vedci pokúšajú vyvíjať podobné produkty, len málo z nich sa dostane priamo do rúk zákazníka. Preto chceme vyvinúť produkt, ktorý bude dostupný pre každého. Okrem iného bude náš respirátor vďaka špeciálnej štruktúre prievzdušný s dlhotrvajúcou ochranou. Náš nápad ale zďaleka nezostane len pri respirátoroch. Naše riešenie zaujalo porotu aj z toho hľadiska, že má široké spektrum využitia a škálovateľnosti.
Ako alebo čím ste sa inšpirovali? Bol to nejaký proces, jav v prírode?
Fascinovali nás vlastnosti biopolymérov, ktoré nájdeme bežne v prírode. Hľadali sme materiál, ktorý má pôvod v prírode a vedeli by sme využiť jeho antimikrobiálne vlastnosti. Naša inšpirácia pramenila v nájdení biopolymérov, ktoré zohrávajú prirodzenú ochrannú funkciu u viacerých organizmov či dokonca aj rastlín. Pri hlbšom prieskume týchto biopolmérov sme dospeli aj k iným zisteniam – vyznačujú sa najmä svojou biokompatibilitou a nízkou toxicitou a to nás uistilo v našom výbere.
Aké biomateriály využijete? Ako to celé funguje?
Okrem spomínaných prírodných biopolymérov, bude tvoriť kostru či nano-vláknovú časť nášho repirátora biodegradovateľný materiál, bioplast. Tento materiál bude špeciálne modifikovaný, aby sa uľahčil rozklad v pôde a aj v morskej vode. Respirátor Comfy by mal fungovať na princípe dvojitej bariéry: vonkajšia vrstva respirátora tvorená prírodným biopolymérom okamžite zachytí a znehybní vírus a nanovláknová časť biodegradovateľného materiálu následne zaistí zachytenie prípadného úniku vírusu vonkajšou vrstvou.
Čo je hlavným prínosom vášho nápadu?
Hlavná myšlienka celého produktu je, že čo si z prírody zoberieme, jej aj vrátime. Aby sme materiál, ktorý vyrobíme z prírodných zdrojov, vedeli raz vrátiť naspäť do pôdy, aby mohli rásť ďalšie rastliny, z ktorých môžeme vyrábať, či už ďalšie plasty alebo iné produkty.Všeobecne rastliny potrebujeme pre svoj život. Našim cieľom je, aby sa náš materiál rozložil okrem kompostu takisto aj v bežnej pôde a v morskej vode. To môže byť veľkým prínosom, keďže vieme, ako sú naše moria plné plastového odpadu. V našom produkte kombinujeme teda tieto tri atribúty – materiál z prírodných obnoviteľných zdrojov, ktorý bude mať požadované vlastnosti a bude sa rozkladať.
Foto: COMFY
Ako sa teda skončí život vášho biodegradovateľného materiálu? Môžem ho vyhodiť len tak do koša? Dá sa kompostovať?
Tak ako by mal byť samozrejmosťou separovaný zber konvenčného plastu, ani bioplast by sme nemali voľne vyhadzovať v prírode. Ak sa tak ale omylom stane, prirodzená degradácia bioplastu umožní jeho rozloženie na látky, ktoré majú potenciál začleniť sa do prírodného kolobehu. Výrobky z nášho navrhovaného biomateriálu je vhodné zahodiť do hnedého kontajnera na bioodpad alebo pokojne aj do domácej kompostárne.
Naznačili ste, že využitie tohto biomateriálu je dobré nielen počas pandemickej situácie? Kde všade nájde uplatnenie?
Netkané textílie majú využitie aj v ďalších oblastiach ako sú napríklad filtre do áut či klimatizácii, čističiek vzduchu, ďalej sú to napríklad aj plienky, dámske vložky alebo aj mulčovacie fólie v poľnohospodárstve. Ďalšou veľmi významnou, aj keď o to komplexnejšou oblasťou využitia nových typov plastov je biomedicína. Okrem toho, že sú biodegradovateľné, sú aj biokompatibilné. Kultivácia a rast tkanív v požadovanom tvare by sa mohli realizovať práve na konštrukciách z bioplastov, ktoré sa počas rastu tkaniva biologicky rozložia a spotrebujú. V laboratóriách by mohli rásť celé náhradné orgány na biopodklade, ktorý sa postupne rozloží. Výskum prebieha už aj v tejto oblasti tkaninového inžinierstva.
Čítajte viac Poznanie, na ktoré by sme čakali 20 rokov, sme vďaka pandémii dosiahli za dva roky
Aká bude cena?
Bioplasty sú momentálne drahé, pretože sa ich vyrába málo. Polyetylén, či popypropylén, z ktorých sa vyrábajú dnešné rúška a respirátory, sú lacné len preto, lebo sa vyrábajú v obrovských množstvách. V tejto chvíli je otázka výroby ekologickejších materiálov skôr ekonomicko-politická. Aj napriek týmto faktom je jednou z našich hlavných priorít vytvoriť materiál, ktorý bude dostupný pre každého a priniesť s ním aj vlnu udržateľnosti.
Je však cena jednorázových plastových rúšok a vôbec všetkých superlacných jednorazových vecí naozaj nízka?
Jedna vec je výroba a spotreba jednorazových plastových rúšok, druhá vec je však likvidácia takéhoto materiálu, ktorá žiaľ nie je zahrnutá v predajnej cene. Vlády a spoločnosti potom zaplatia niekoľko násobok hodnoty ceny rúšok za ich zber, spracovanie, likvidáciu, prípadne odstránenia z prírody. Treba sa zamyslieť nad spôsobom, akým produkujeme plasty a ako nakladáme s plastovým odpadom.
V akom štádiu je váš projekt momentálne? Darí sa vám získavať ďalšiu podporu?
Vieme, že je o takýto produkt záujem, dostali sme naň od potenciálnych zákazníkov, poroty na finále v Lifbee academy a investorov pozitívnu odozvu. Tento bod bol pre nás smerodajný. Teraz je našou prioritou spojiť sa s odborníkmi, otestovať koncept v laboratóriu, prípadne ho upraviť a doladiť. Zákazníci sa k produktu dostanú v momente akonáhle prejdeme všetkými potrebnými testami v laboratóriu a certifikáciou.
Čítajte viac Spojili ovčiu vlnu s hubami a vynašli „inú“ kožu
Budete tento materiál vyrábať na Slovensku? Bude to možné zo slovenských zdrojov, nebude potrebné nič dovážať?
Veľmi radi by sme našu netkanú textíliu vyrábali na Slovensku a zo všetkých síl sa budeme snažiť, aby to tak aj naozaj bolo. Ak sa nám podarí vo výskume docieliť potrebné výsledky, posnažíme sa o zavedenie výroby na Slovensku aj napriek tomu, že by bolo pre nás jednoduchšie vyrábať v zahraničí. Radi by sme diverzifikovali súčasné oblasti výrob na Slovensku tým, že budeme robiť niečo iné, neštandardné. To čo budeme dovážať a čo nie, na to vám v tejto chvíli nevieme s určitosťou odpovedať. V našej vízii sa však chceme uberať smerom, aby sme poskytli pracovné alebo podnikateľské možnosti ľuďom na Slovensku a používať vo výrobných procesoch v čo najväčšej miere produkty slovenského pôvodu. Naša textília môže nadobudnúť mnoho podôb a tým budeme ponúkať produkt business to business. Preto je nielen dôležité, aby bol náš produkt kvalitný, ale aby mali oň ľudia a podnikatelia záujem.
Bude mať aj samotná výroba nízku ekologickú stopu?
Environmentálny vplyv výroby nášho konceptu netkanej textílie v súčasnosti vieme odhadnúť len s určitou pravdepodobnosťou. Už pri prvotných návrhoch sme vylučovali prostriedky výroby, ktoré by naznačovali čo i len časťami svojho procesu, že by mohlo ísť o greenwashing a tomu sa chceme jednoznačne vyhnúť. Najväčšou prioritou pre Comfy je priniesť biodegradovateľnú netkanú textíliu, ktorá bude mať minimálnu environmentálnu záťaž už od svojho zrodu, bude slovenská a bude mať mnoho možností použitia. Áno, zámerne spomíname netkanú textíliu a nie hotové respirátory, pretože svet sa za posledné dva roky mení každú chvíľu a do našej vízie v súčasnosti spadá materiál, ktorý sme navrhli a chceme ho šíriť ďalej. Nechceme len vyrábať, chceme zmeniť spôsob akým sa správame k prostrediu, chceme spolupracovať s inými a tvoriť komunitu, ktorá bude prinášať príležitosti a tým docieliť, aby inovácie mali kratšiu a rýchlejšiu cestu na trh. Pretože progres je to, čo nás formuje a zároveň odlišuje od našich včerajších osobností.