Vysokotechnologické plasty dneška

Je to samozřejmost: hadice a spojky z plastu pro laboratoř. (Obrázek: MCH Messe Schweiz (Basel) AG)

Je to samozřejmost: hadice a spojky z plastu pro laboratoř. (Obrázek: MCH Messe Schweiz (Basel) AG)

I přes klasické skleněné pipety – zde s praktickou pipetovací pomůckou – existují alternativy: nejsou běžně k nalezení, ale v laboratoři jsou někdy odolnější, inertní a méně křehkou možností: plné pipety a odměrné pipety z plastu. (Obrázek: MCH Messe Schweiz (Basel) AG)

Je to složité: Mnoho obrázků zaplněných odpadních plastů zvýšilo plastové materiály na významný podíl obyvatelstva jako nebezpečného nepřítele. To je však pouze jeden pohled. Plastové materiály totiž nabízejí nejen široké spektrum vlastností a možností použití, ale dají se také do značné míry recyklovat – a to v reálné provozní praxi.

Vize směřuje k „zeleným“ materiálům: aktuální špičkové plasty vážou CO2 v ekologických textiliích nebo zvyšují výkon větrných elektráren. Zvláštní důraz je nyní kladen na lékařské aplikace: například hygienické masky z polypropylenu (FFP-masky), ochranné oblečení z plastově potažené celulózy nebo injekční stříkačky, hadice a komponenty dýchacích přístrojů.

Klíčové však bude využít co největší podíl plastového odpadu jako sekundárního suroviny. Není náhodou, že BASF již před půl druhým rokem investovala do norských specialistů na pyrolyzu a čištění surových olejů Quantafuel, kteří recyklují směsné plastové odpady.

Recyklovaný materiál – téměř jako originál

Jedním z nadějných budoucích nápadů je využití parních rozkladníků (Steamcrackers) pro recyklaci plastů. V těchto dobře známých zařízeních by místo ropy a plynu mohly sloužit sesbírané a tříděné plastové odpady jako vstupy, spolu s biozákladními starými materiály (například papír, dřevo a oblečení). V laboratoři již vyrábějí z odpadového papíru a pomerančových slupek materiály pro 3D tisk.

Pro velkovýrobu recyklovaných parních rozkladníků vede k úspěchu správné řízení teploty (například 850 °C, specifická rychlost ohřevu vstupního materiálu). Získané plasty mohou mít dokonce stejnou kvalitu jako sesbírané originální plasty.

Obratné řízení teploty umožňuje také flexibilnější výrobu plastových obalů. Při tom se na základě keramické technologie silných vrstev velmi přesně řídí malé topné prvky, které definovaně lokálně ohřívají plastové fólie.

Přesné temperování a úspora plastů

Konkrétně se například na povrchu keramického substrátu o tloušťce přibližně 1 milimetr nacházejí topné smyčky ve formě pixelů nebo prstencových prvků. Ty předávají teplo při fyzickém kontaktu s plastovou formou. V moderním standardním provedení mají 40x40mm topná moduly 64 pixelů o velikosti 5x5 mm, uspořádaných do čtverce 8x8 pixelů („cera2heat“, Watttron, Freital).

Výroba tohoto energeticky úsporného a vysoce dynamicky řízeného maticového systému je plánována na rok 2021. Hlavní výhoda: rozložení tloušťky stěny formy (například jogurtové kelímky) bude homogennější a pro stejný konečný produkt lze použít tenčí plastovou fólii (úspora materiálu a nákladů o 10 až 30 procent).

Ve druhé variantě („cera2seal“) lze balení pro teplotně citlivé produkty uzavřít bez ovlivnění produktu (například čokolády). Tento postup je v současnosti zvlášť zajímavý u sáčků s výlevkou. Mezi jinými lze takové „sáčky s výlevkou“ poprvé vyrobit z monomateriálu (například pro krevní banky a farmaceutické aplikace).

Metoda maticového ohřevu („cera2heat“) může jednodušeji a rychleji vyrábět blistrové obaly pro farmaceutický průmysl než tradiční metoda s razníky a vysokou spotřebou materiálu. Dokonce je možné vyrobit i extrémně nepravidelně tvarované obaly najednou. V elektronice se tento způsob ohřevu používá k přetvoření dvourozměrných obvodů tištěných na fólii do stabilních trojrozměrných tvarů.

Chytrá čistící technika: zaměření na proudění vzduchu

Nátěr plastových fólií funkčními vrstvami hraje zvlášť v solární technice klíčovou roli.

Například takto: Funkční látky se rozpouštějí a vzniklá kapalná směs je připravena jako koupel. Fólie jím procházejí, přičemž funkční látky se během krátké doby zpevní a přilnou k nosnému materiálu. Současně se odpařuje rozpouštědlo. V některých případech (a v reálných aplikacích) obsahují tyto látky velmi škodlivé a při vdechování nepříjemné látky. Proto je nutné rozpouštědlo odsávat.

Pro takový proces je třeba vhodná čistící technika, zde s použitím miniaturního prostředí. V uvedeném příkladu bylo (proti původní funkční specifikaci) zvoleno horizontální (místo vertikálního) proudění vzduchu odpovídající geometrii fólie. Přidalo se řízení tlakového toku; to ve spojení s odsáváním v kritické oblasti procesu nanášení fólie zajišťuje definovanou tlakovou diferenci od okolí ± 0 Pa.

Biologická oceánská sanace

Tak jsou plastové materiály již dnes výkonné a s každou inovací materiálů a technologií jsou ještě lepší.

Při odstraňování zbytků plastů by nám ideálně mohly pomoci malé organismy. Například je známo, že určitý druh molů dokáže rozkládat polyethylen pomocí bakterií, které požírají plasty.

Dokonce se nyní zdá možné odstranit již v oceánech přítomné plasty. V budoucnu by mohly sloužit čistící stanice s geneticky upravenými řasami, například s Phaeodactylum tricornutum. Do těchto mořských organismů je vložen návod na výrobu známého enzymu PTEase, který rozkládá plasty. Pochází z jiného mikroorganismu: Ideonella sakaiensis. Jelikož se Ideonella v slané vodě necítí dobře, používá se ke zpracování řasa. Tento způsob je zvlášť vhodný pro velmi malé částice (například nanoplastiky).

Celé spektrum trendů týkajících se budoucích plastů a technologií jejich výroby a zpracování představí návštěvníkům letošní výstava Ilmac v Basileji.