Dobrodružství vědy a techniky: Celosvětový problém odpadu a hledání udržitelných řešení

Změna klimatu a její dopady jsou vnímány jako jeden z nejvýznamnějších globálních problémů současnosti. Kvůli lidské činnosti se koncentrace skleníkových plynů (a především koncentrace oxidu uhličitého) v atmosféře zvyšuje. Dochází ke globálnímu oteplování, což má za následek tání ledovců, rostoucí globální průměrnou výšku mořské hladiny, zvyšující se četnost extrémních jevů počasí jako jsou vlny veder, záplavy, bouře atd.

Druhou výzvu pro lidstvo představuje otázka, jak uživit rostoucí populaci lidstva, která podle prognóz dosáhne v příštích deseti letech 11 miliard.

Inovativní přístupy k řešení klimatické krize

Profesorku Joanne Choryovou trápily dva problémy: klimatická krize a rostoucí lidská populace, kterou v budoucnu nebude jednoduché uživit. A se svým týmem ze Salk Institute nabízí řešení, které by podle ní mohlo zabít dvě mouchy jednou ranou. Choryová v rámci projektu Harnessing Plants Initiative chce pomocí genetické manipulace upravit rostliny tak, aby ve svých kořenech zachytávaly a ukládaly více uhlíku z atmosféry, než činí přirozeně, a současně by za sebou zanechávaly úrodnější půdu, která by přispívala k vyšším výnosům.

V projektu Joanne Choryové hrají klíčovou roli ve zmírňování dopadů změny klimatu světově nejrozšířenější plodiny. Rostliny fungují na principu fotosyntézy. Zjednodušeně řečeno, absorbují oxid uhličitý a zároveň produkují kyslík. Choryová si položila otázku, zda by rostliny nemohly absorbovat uhlíku více, než doposud? A nemohly by při tom navíc ještě obohacovat půdu, ve které rostou, aby byly výnosy plodin vyšší?

Odpovědí je podle ní suberin. Hlavní složka korku, bohatá na uhlík, která se nachází v buněčné stěně kořenů vyšších rostlin a odolává rozkladu (tudíž neuvolňuje uhlík zpět do atmosféry). Cestou je naučit rostliny produkovat víc suberinu.

Čtěte také: Dobrodružství s albatrosy v knihách

Joanne Choryovou napadlo upravit genetický kód rostlin tak, aby vyvíjely delší a mohutnější kořenové systémy, které budou absorbovat z atmosféry větší množství uhlíku než doposud a následně ho ukládat v půdě ve formě suberinu.

Jakmile se podaří vyvinout požadované změny na modelových rostlinách, bude se pokračovat na změně genetického kódu na šesti světově nejčastěji pěstovaných plodinách: kukuřici, sóje, rýži, pšenici, bavlníku a řepce. Současně, kromě zmírnění dopadů změny klimatu, bude zároveň docházet k obohacování půdy o organickou hmotu, která bude podle vědkyně úrodnější.

V rámci projektu se nyní pracuje na vývoji zařízení, které by bylo schopné simulovat klimatické podmínky kdekoli na zemi. Zařízení pomůže odhalit genetické rysy, které rostliny využívají k adaptaci ve stresovém prostředí.

Profesorka Joanne Choryová, která studuje genetiku rostlin již více než 20 let, je vědeckou obcí uznávaná jako jedna z největších vizionářek a inovátorek současné doby. V roce 2018 získala se svým týmem prestižní cenu Gruber Genetics Prize.

Využití bio uhlí pro zlepšení úrodnosti půdy

Přitom se nabízí jedna z více možností, která je jednoduchá, ničemu neškodí a je po staletí ověřená. Na veřejnosti o tom je málokdy zmínka, a člověk má pocit, jakoby se to tajilo. Jedná se o využití biouhlu a vytváření úrodné půdy s jeho pomocí. Stačí si najít ve vyhledávači pojem BIOUHEL, nebo TERRA PRETA.

Čtěte také: Recenze: Velká dobrodružství přírody

Jenom krátkou informaci: biouhel je dřevěné uhlí,(nebo také uhlí z živočišného materiálu), které se rozemele na zrnitost podobnou mleté kávě a zaorá se do země. Vznikne tak ornice zvaná terra preta. Vlastnosti: zrníčko biouhlu do sebe nasákne v době hojnosti vodu a potom ji pomalu v době sucha pouští. Spolu s vodou přijme i živiny a tím se půda stává vysoce úrodnou. Známým příkladem je černozem, která obsahuje zhruba 10% biouhlu.

Pomocí jednoduché retorty si biouhel může kdokoli vyrábět sám a zúrodňovat půdu, kterou obhospodařuje. Tím se také uhlík mající podíl na oteplování země na dlouhá staletí uloží pod zem.

Biouhel lze vyrábět z veškerého starého i nového čistého dřeva. využívat ji a pomůže to. Návody na postavení retorty v amatérských podmínkách jsou na internetu.

Myslíte si, že státní orgány mnoha zemí vyhazující miliardy na všemožné mnohdy velmi sporné účely podpoří i činnost v oblasti ukládání uhlíku pod zem s pracovním přispěním široké veřejnosti?

Toto je jedna z mála možností, jak se ochrany klimatu můžeme zúčastnit téměř všichni a navíc, budeme mít i lepší úrodu.

Čtěte také: Článek o Andyho dobrodružství

Další technologické inovace a výzkum

16. 09. 2024Nové biotechnologie, využití netradičních plodin i systém výstrah reagujících na změnu klimatu. Tyto a další úspěchy si připisují vědci z devíti pracovišť Akademie věd ČR, kteří se snaží přispět k zajištění dostatku potravin pro lidstvo. Pět let úspěšně spolupracovali ve výzkumném programu Potraviny pro budoucnost Strategie AV21. Výsledky, kterých dosáhli, představí na stejnojmenné konferenci 16. září 2024 od 14 hodin v budově Akademie věd ČR v Praze.

Zajištění dostatku potravin pro budoucnost je jednou z nejvýznamnějších výzev současnosti. Vyžaduje spolupráci mezi vědci, politiky, zemědělci, průmyslem a veřejností. Nedostatek základních potravin může na globální úrovni způsobit růst cen a inflaci, politickou nestabilitu, válečné konflikty a migraci.

Koordinátor výzkumného programu Potraviny pro budoucnost Strategie AV21 Jaroslav Doležel z Ústavu experimentální botaniky AV ČR proto ocenil, že Akademie věd ČR podpořila program zaměřený právě na tento problém. „Významným nástrojem, který zvýší efektivitu šlechtění, je využití nejnovějších molekulárních technik. Plodiny nové generace budou mít stabilní výnos i za nepříznivých podmínek a budou odolné vůči chorobám a škůdcům, což umožní snižovat v zemědělství spotřebu chemikálií.

Program Potraviny pro budoucnost Strategie AV21 je rozdělen do devíti tematických oblastí, z nichž každá přinesla konkrétní výsledky. Zároveň se snaží o co nejrychlejší přenos nových poznatků do praxe - díky tomu vznikly mimo jiné už tři aplikační laboratoře.

Klimatická změna má značný dopad na zemědělství a přináší mnoho výzev. „Přibývá tropických dnů, přívalových srážek i jarních mrazů. „Proto jsme začali budovat systémy včasné výstrahy proti negativním dopadům počasí, jako jsou například intersucho.cz, agrorisk.cz nebo firerisk.cz, které umožňují zemědělcům rychleji a lépe reagovat na změny počasí a šíření škůdců.

Pro produkci potravin je nezbytná zdravá půda. Nešetrné způsoby jejího obdělávání, zvýšené srážky a silné větry mohou způsobit snížení její kvality, degeneraci a erozi. Těmto negativním procesům je nutné včas předcházet. „Je velmi důležité zvyšovat obsah organické hmoty v půdě.

Při produkci potravin vzniká často těžce zpracovatelný odpad, kterého není jednoduché se zbavit. V České republice se například ročně vyprodukuje na 100 tisíc tun peří. Ústavu chemických procesů AV ČR se podařilo vyvinout metodu, která tento obtížný odpad přeměňuje na hydrolyzát.

Celosvětový problém představuje i plýtvání potravinami, které zvyšuje tlak na produkci potravin. Podle údajů OSN se každý rok vyhodí až třetina všech celosvětově vyprodukovaných potravin, což představuje 1,3 miliardy tun. Toto množství by dokázalo nasytit až tři miliardy lidí.

„Zaměřujeme se na postoje Čechů k plýtvání, na odhalení jeho hlavních příčin, ale i na nákupní a spotřebitelské chování ve vztahu k potravinám. Získáváme tak relevantní data a informace pro Českou republiku, které následně můžeme analyzovat a porovnávat.

K větší soběstačnosti přispívá i samozásobitelství potravinami. Čeští zahrádkáři dokážou vyprodukovat až pětinu ovoce a zeleniny.

Obsah živin v potravinách má velký vliv na lidské zdraví. Ten například pomáhá snižovat projevy věkem podmíněné degenerace sítnice oka. Třeboňští vědci se také zabývali hledáním nových kmenů mikrořas s obsahem dalších účinných látek pro léčbu nespecifických zánětů střev a podporu střevního mikrobiomu.

Strava úzce souvisí i s mikrobiotou, která přímo ovlivňuje lidské zdraví. Složení a kvalita potravin je zásadní také při vývoji a průběhu některých autoimunitních a nádorových chorob.

Nejzajímavější výsledky výzkumného programu Potraviny pro budoucnost Strategie AV21 představí vědci na konferenci, která se koná 16. září 2024 od 14 do 17 hodin v sále č. 205 Akademie věd ČR, Národní 3, Praha 1.

Výzkumný program Potraviny pro budoucnost Strategie AV21 funguje pět let. Za tu dobu přinesl zásadní úspěchy. Do programu jsou zapojeni odborníci z Ústavu experimentální botaniky, Ústavu výzkumu globální změny, Biofyzikálního ústavu, Biologického centra, Mikrobiologického ústavu, Ústavu chemických procesů, Sociologického ústavu a Ústavu geoniky.

Strategie Akademie věd ČR reaguje na aktuální společenské výzvy promyšlenou formulací výzkumných programů založených na spolupráci oborů a institucí při jejich řešení.

Výzkumné programy Akademie věd ČR jsou otevřeny partnerům z vysokých škol, podnikatelské sféry a institucím státní a regionální správy, stejně jako zahraničním výzkumným skupinám a organizacím.

Příklady dalších výzkumných projektů

• Návrh peptidů vážící se na polysacharidy: Pomocí evolučních algoritmů a molekulárních simulací bude hledat peptidové motivy s vysokou afinitou k vybraným sacharidovým strukturám, jako je hyaluronan či polysacharidy typické pro bakterie E. coli a S. aureus. Výsledky mohou přispět k vývoji přesnějších biosenzorů, cílených léčiv i nových diagnostických nástrojů, čímž podpoří rozvoj biomedicíny a biotechnologií.
• Systém řízení budovy založený na analýze obrazu využívající umělou inteligenci: Systém bude pomocí umělé inteligence a kamer umístěných na stropě schopen detekovat lidi, identifikovat jejich činnosti a v reálném čase rozpoznávat kritické situace, čímž umožní automatickou reakci. Vývoj takové technologie přinese bezpečnější veřejné prostory, podporu péče o seniory a pacienty a efektivnější řízení spotřeby energie v tzv. chytrých budovách.
• Fotoenzymy pro využití sluneční energie a bioenergetiku: Pomocí různých spektroskopických metod a kombinace kvantově-mechanických a klasických molekulárních simulací (QM/MM/MD) bude studována aktivita enzymů po navázání organokovových fotosenzitizátorů. Ty po ozáření světlem spouštějí přenos elektronů, což umožňuje detailní studium mechanismů enzymatických reakcí i zcela nové procesy, které se v přírodě běžně nevyskytují.
• Vyhledávání obrázků podle podrobného popisu objektů: Cílem je s pomocí superpočítače LUMI vyvinout metodu, která dokáže najít obrázky na základě podrobných popisů na úrovni objektů.
• AI pro bezpečnou dopravu a energeticky efektivní budovy: Tým z IT4Innovations využije superpočítače Karolina, LUMI a Barbora NG pro vývoj inteligentních systémů pro bezpečnou dopravu a efektivní řízení energií ve městech a chytrých budovách.
• Výpočetní podpora experimentů v CERN: Cílem je zvýšit výpočetní kapacity pro zpracování dat z experimentů LHC, což přispěje k posílení dostupných výpočetních zdrojů pro Českou republiku a podpoří analýzy a přesná měření v rámci výzkumu základních principů hmoty.
• Univerzální model pro návrh biomolekul: Tento chytrý model se bude učit z trojrozměrných snímků molekul, jak navzájem interagují, případně jak si konkurují. Díky tomu dokáže navrhnout nové látky, které cíleně působí na molekuly spojené s nemocemi, jako jsou virové infekce nebo rakovina.
• Umělá inteligence pro modelování přenosu tepla: Cílem projektu je využít metody strojového učení k vytvoření tzv. náhradních (surrogate) modelů, které dokážou část těchto náročných simulací zastoupit.
• Jak tekutiny reagují s plyny pod tlakem: od zemního plynu k vodíkové ekonomice: Vědci z VŠCHT Praha využijí výkon superpočítačů Barbora a Karolina k výzkumu, jak vybrané kapaliny interagují s plyny, jako je metan, etan nebo vodík, při vysokém tlaku.
• Umělá inteligence pro lepší diagnostiku a léčbu osteoporózy: Cílem je lépe porozumět tomu, jak rozdíly v tvaru a struktuře kostí mezi lidmi souvisejí s jejich přestavbou - procesem nezbytným pro zdravou funkci kostí.
• Plasticita u nitinolu: Výzkumný tým z CEITEC, Vysokého učení technického v Brně a Akademie věd ČR využívá superpočítače Karolina, LUMI a Barbora k detailnímu studiu vlastností slitiny niklu a titanu - nitinolu (NiTi).
• Ribozomální tunely: Michal Kolář s týmem z VŠCHT Praha využívá superpočítače Karolina a LUMI k atomistickým simulacím, které umožǔjí sledovat, jak se bílkoviny uvnitř ribozomálního tunelu pohybují.
• Pokročilé rozpoznávání mluvčích pomocí umělé inteligence: Cílem je vytvořit technologii, která si poradí s více mluvčími hovořícími současně, a to i v hlučných a akusticky náročných prostředích za použití vícero mikrofonních vstupů.
• Umělá inteligence a hledání nových léků proti bolesti a rakovině prostaty: Rafael Doležal z Univerzity Karlovy využívá umělou inteligenci (AI) a superpočítače, konkrétně Karolina a LUMI, k zefektivnění návrhu léčiv.
• Univerzální metoda pro úlohy porozumění videu s jazykovým ukotvením: Evangelos Kazakos z týmu Inteligentní strojové vnímání při Českém institutu informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC) Českého vysokého učení technického v Praze využívá superpočítač LUMI k vývoji univerzálního modelu neuronové sítě pro zpracování videa a přirozeného jazyka.
• Modelování laserového urychlování: Cílem tohoto výzkumu je zlepšit metody, jak efektivně a kompaktně urychlit elektrony pomocí laserového záření, což by mohlo vést k menším a levnějším urychlovačům částic.
• Strojové učení a semiempirická kvantová chemie: Výsledkem bude nástroj, který nabídne přesnost metod založených na teorii funkcionálu hustoty (DFT), ale s výrazně nižšími výpočetními nároky.

Osobní příběhy a iniciativy v oblasti udržitelnosti

• Denisa Tichá a Živý uhlík: Denisa Tichá v rámci svého doktorandského studia na České zemědělské univerzitě na fakultě FAPPZ vytvořila ve spolupráci s Ing. Miroslavem Jochem, PhD. svůj produkt Živý uhlík, a protože nechtěla, aby její práce skončila v šuplíku nebo pouze ve vědecké sféře, hledala cesty, jak založit vlastní business. Živý uhlík pomáhá zvířatům předcházet poruchám trávení.
• Jana Šrámková a reKáva: ReKáva je projekt, který se stará o lokální recyklaci kávové sedliny a hledá pro ni další využití. Jana se nově připojí do našeho týmu mentorů, a vy budete mít možnost od ní získat vědomosti, které nasbírala v průběhu několika let.
• Tomáš Heller a Tea Tom: Tea Tom tvoří ručně vyřezávané tácy pro Vaše chvíle relaxace s čajem, kávou nebo třeba takovou snídani do postele. Kromě dřevěných interiérových doplňků vyrábí minimalistický nábytek inspirovaný japonskou estetikou a světem čaje. Inspirací pro jeho práci je krása a klid přírody.
• Jana Nápravníková a REFUGIA Laboratory: REFUGIA Laboratory je diagnostická laboratoř, která pomáhá veterinárním lékařům a chovatelům koní s racionálním přístupem k regulaci parazitů. Nabízí spolehlivé diagnostické metody a odborné poradenství.

Environmentální uvědomění a praktické kroky

• Připomínání svátků a akcí: 11. listopadu si každoročně připomínáme i zcela odlišný tradiční svátek svatého Martina. Právě k tomu zve i Evropský týden udržitelného rozvoje (ETUR), k němuž se můžete u nás připojit prostřednictvím akcí, které ukazují, že i malé kroky mají velký smysl.
• Ochrana stromů a zeleň: Ochrana stromů je stále důležitější, protože začínáme pociťovat neustálý nárůst teplot doslova na vlastní kůži. Pnoucí rostliny mají podobný účinek jako stromy, ale přitom rostou i tam, kde zdánlivě není místo - na zdech a stěnách domů. Svými listy pak chrání budovy proti přehřátí.
• Využití a recyklace odpadu: Použitý olej se nesmí lít do odpadu ani by neměl končit v nádobách na směsný odpad. Pokud ho vylijete do kanalizace, hrozí zanesení trubek a následně i snížení účinnosti čistíren odpadních vod. Podstatnou část vyhozených předmětů tvoří oděvy. Ty bychom se měli snažit v maximální míře udat jiným způsobem. Staré mobilní telefony rozhodně nepatří do koše. Jsou plné vzácných i toxických kovů a jiných látek. Jejich výroba je velmi náročná.
• Kompostování a péče o půdu: Pokud při prohazování kompostu narazíte na jeho masité 5 cm dlouhé ponravy, snažte se je nepoškodit. Hoďte je do té části, kterou již prohrabovat nebudete. Díky kompostovacím toaletám mohou lidé uzavřít koloběh živin na svém pozemku (vypěstovat - sníst -zkompostovat - pohnojit). Spolu s klasickým kompostem zúrodňují a zkvalitňují půdu.
• Voda a mokřady: Voda je zdrojem života i prosperity, může však evokovat i napětí. V rašeliništích a jiných mokřadech je totiž vázáno gigantické množství uhlíku, a sice 30 % veškerého vázaného oxidu uhličitého na Zemi.
• Ochrana přírody a zvířat: Nejenže bychom se měli chovat co nejtišeji, ale také bychom měli kontrolovat, kam běží naši domácí mazlíčci či děti. Nejen zvěři (srnčatům, kolouškům, zajíčkům…) mohou totiž nyní psi ublížit.
• Udržitelné nakupování a spotřeba: V prvé řadě je potřeba myslet na to, jaké přístroje používáme. Není nutné si kupovat každý rok nový mobil či počítač. Lepší je počítače upgradovat, jde to i s notebooky. Je jasné, že oblečení je příliš. Nač si kupovat nové, když jeho výroba ničí planetu. Je dobře, když se točí to, co už lidé mají.
• Alternativní zdroje energie a snižování uhlíkové stopy: V České republice pochází stále nejvíce elektrické energie z uhlí, díky čemuž unikají do atmosféry skleníkové plyny, které prohlubují klimatickou krizi. Tak jako si lidé ve středověku mohli vykoupit své hříchy odpustky, mohou si dnes lidé snížit svou uhlíkovou stopu tzv. offsety.
• Podpora místních produktů a biopotravin: Už jenom při vaření a pečení můžeme udělat mnoho. Nákupem biopotravin (např. mouky, másla, olejů…) podporujeme takové hospodaření v krajině, které ji nedrancuje.

Klimatické žaloby a právní aspekty ochrany klimatu

• Rozsudek Greenpeace Nordic a další proti Norsku: 28. října 2025 vynesl Evropský soud pro lidská práva rozsudek ve věci Greenpeace Nordic a další proti Norsku - další zásadní rozsudek v oblasti ochrany klimatu. Ačkoliv ESLP neshledal žádné porušení Evropské úmluvy o ochraně lidských práv (dále jen „Úmluva“), vyjádřil se k procesním povinnostem, které členské státy Rady Evropy mají při rozhodování o otázkách v souvislosti s ochranou klimatu a lidskými právy.
• Zamítnutí ústavní stížnosti ve věci české strategické klimatické žaloby: Ve středu 5. listopadu 2025 vyhlásil Ústavní soud nález, kterým zamítl ústavní stížnost ve věci tzv. české strategické klimatické žaloby.
• Poradní stanovisko Mezinárodního soudního dvora o povinnostech států v oblasti klimatické změny: 23. července 2025 vydal Mezinárodní soudní dvůr v Haagu Poradní stanovisko č. 187 o povinnostech států v oblasti klimatické změny, jehož obsah je z pohledu klimatického práva doslova revolucí.
• Konečný rozsudek v klimatickém případu Lliuya v. RWE: Vrchní soud v německém Hammu vynesl 28. května konečný rozsudek v klimatickém případu Lliuya v. RWE. Jeho hlavní poselství zní, že velcí emitenti skleníkových plynů mohou být u německých soudů pohnáni k soukromoprávní odpovědnosti za škody způsobené změnou klimatu - byť zrovna v tomto konkrétním případě se to nepodařilo.
• Rozhodnutí ve věci Milieudefensie et al. v Royal Dutch Shell: Dne 12.listopadu 2024 vydal odvolací soud v Haagu dlouho očekávané rozhodnutí ve věci Milieudefensie et al. v Royal Dutch Shell (často označované jako “případ Shell”). Jedná se o odvolání proti přelomovému rozhodnutí Okresního soudu v Haagu z roku 2021, ve kterém soud ropné společnosti Shell, jako první společnosti na světě, uložil povinnost do roku 2030 snížit její globální emise skleníkových plynů o 45 % oproti úrovni z roku 2019 a jež přitáhlo celosvětovou pozornost.

tags: #dobrodruzstvi #vedy #a #techniky #celosvetovy #odpad

Oblíbené příspěvky:

• Duševní zdraví a klima
• Česká republika – znečištění ovzduší
• Monitorování domovního odpadu
• Kosmetika netestovaná na zvířatech
• Třídění odpadu v českých domácnostech