Výskyt nanočástic v přírodě

Nanočástice jsou všude kolem nás a hrají významnou roli v mnoha přírodních procesech. V nedávné době se výzkum zaměřuje na pochopení jejich chování a vlivu na životní prostředí a lidské zdraví.

Nanočástice křemíku v zemědělství

Výskyt nanočástic je v přírodě zcela běžným jevem a pro rostlinu forma významně přijatelná. Příkladem využití nanočástic v zemědělství je biostimulant NanoFYT Si®, který využívá pozitivního účinku křemíku (Si) na metabolismus rostlin a zvýšenou odolnost vůči biotickým i abiotickým stresům. Křemík je zde ve formě stabilizovaných hydratovaných nanočástic SiO2 ve spojení se specifickými přírodními estery.

Stabilizované hydratované nanočástice SiO2 obsaženy v přípravku NanoFYT Si®, jsou schopny kutikulou proniknout do pletiv a dále pak do mezibuněčných prostor a díky svému obrovskému aktivnímu povrchu se intenzivně zapojit do metabolické reakce. Tyto nanočástice však nejsou všechny spotřebovány okamžitě, ale slouží i jako „zásobárna“ křemíku, proto vystačí 1-2 aplikace za vegetační rok. Velký povrch částic navíc umožňuje také tvorbu komplexu s přírodními rostlinnými estery, které společně s částicemi pronikají do listu a zvyšují odolnost rostlin proti biotickým i abiotickým stresům.

Během deseti let, byl NanoFYT Si® prověřován v poloprovozních i plně provozních pokusech, kde byl opakovaně potvrzen jeho vliv na zvýšenou odolnost proti různým neduhům rozmanitosti přírody. Ve vinohradech byl použit proti praskání letorostů, ať již vlivem obnovené rychlé vegetace po jarním zmrznutí nebo nadměrnému příjmu vody v době růstu. Významným přínosem byl však v boji s chorobami révy vinné a tím i prodloužením asimilační doby listové plochy. Vzhledem k pozitivnímu hodnocení provozních pokusů a ohlasy vinohradníků, byl NanoFYT Si® v roce 2024 rozšířen o registrací i pro révu vinnou. Vhodný termín aplikace je od fenologické fáze BBCH 14 do BBCH 79 v dávce 0,3 - 0,5 l/ha. Lze ho mísit se všemi hnojivy společnosti AGRA GROUP a.s.

Nanomateriály v katalýze

Základem technologie, jež díky významnému snížení energetických nákladů znamená i pádnou odpověď na současnou energetickou krizi, je nanomateriál vyvinutý vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií - CATRIN Univerzity Palackého v Olomouci a Centra energetických a environmentálních technologií (CEET) VŠB-TUO ve spolupráci se zahraničními kolegy. Svým složením nanomateriál odpovídá běžným, v přírodě se vyskytujícím minerálům, dokáže však nahradit dosud využívané drahé kovy. Zájem o něj už projevili zahraniční investoři.

Čtěte také: Přírodní vodní zdroje a my

Tým českých výzkumníků společně s kolegy z vědeckého institutu FORTH v řeckém Heraklionu a Leibnizova institutu pro katalýzu v německém Rostocku studoval procesy chemické výroby sloučenin anilinu, které se hojně využívají při výrobě celé řady léčiv, plastů, barviv či agrochemikálií. Podle údajů společnosti MarketWatch trh sloučenin anilinu činí přibližně 12 miliard dolarů ročně s očekávaným výrazným nárůstem.

„Nová technologie pracuje s nanočásticemi chalkopyritu, běžného minerálu na bázi železa, mědi a síry, který se vyskytuje nejen v ČR, ale na řadě dalších lokalit v Evropě, Americe i Africe. Nanomateriál se chová jako tzv. plasmonický katalyzátor. To znamená, že při interakci se slunečním zářením vykazuje řadu unikátních vlastností. „Ozáření slunečním světlem vyvolá v nanomateriálu kaskádu chemických dějů, přičemž některé elektrony se přesunou na povrch materiálu, nebo dokonce opustí jeho strukturu. Tyto tzv. horké elektrony velmi efektivně aktivují chemikálie, které vstupují do průmyslové výroby.

Výzkumníci porovnávali účinnost nového systému s desítkami komerčních materiálů i nejnovějšími publikovanými katalyzátory a zaznamenali skvělé výsledky. „Produkční rychlost vztažená k ceně materiálu je o řád vyšší než u nejlepších konkurenčních technologií. Práce vědeckého týmu profesora Zbořila navazuje na nedávný objev katalyzátoru využívajícího nanočástice železa a vykazujícího vysokou účinnost v příbuzných procesech výroby léčiv a chemikálií, jenž na počátku roku publikoval česko-německý tým v časopise Nature Catalysis.2 „Nový plazmonický materiál funguje na odlišném principu a má podle našeho názoru větší komerční potenciál včetně dramatického snížení energetických nákladů, rekordní účinnosti, snadné a levné výroby i elegantního technologického řešení. Proto jsme se před zveřejněním publikace rozhodli technologii chránit mezinárodní patentovou přihláškou.

Nanovlákna a filtrace

Jedním z nejnovějších finálních produktů NAFIGATE jsou nanovlákenné okenní síťky umožňující dýchat čistý vzduch v domě Nanocleaner, které začínáte uvádět na světový trh. Problémem se znečištěným vzduchem je opravdu globální. A nejnebezpečnější jsou právě malé prachové částice. Na ně se nabalují karcionogeny. Na záchyt těchto nejmenších částic se zaměřujeme. Země s pouštěmi a pouštními bouřemi /např.

Další technologií je nanovlákenný filtr vody EcoBrane, který je nadějí pro až dvě miliardy lidí po celém světě, kteří nemají přístup k pitné vodě. Nanovlákna mají spoustu výhod /ale i nevýhod/ a tady náš kolega, Vojtěch Kundrát, hledal cestu jak využít všechny výhody nanovláken - a především to, že mohou filtrovat vodu bez elektřiny. Takže vyvíjíme už déle než pět let vodní membránu, která je zároveň i filtrem a dokáže v podmínkách třetího světa vyfiltrovat a odstranit to, co zabíjí lidi - bakterie ve vodě.

Čtěte také: Nerosty vyskytující se jako prvky

Bioplasty a udržitelný rozvoj

NAFIGATE je tzv. technology and brand owner - tj. vlastník technologie a značky biotechnologie Hydal, jejíž ambicí je nahradit syntetické plasty novými biologicky rozkladatelnými materiály a podílet se tak na redukci plastového zamoření Země. Původní myšlenky Hydalu vznikla na VUT v týmu vedeném profesorkou Márovou. Společně s VUT, VČHT, MBÚ, VUCHT jsme toto know-how dovedli do podoby průmyslového know-how.

Technologie funguje tak, že využívá odpad - použité fritovací oleje - pro tzv upcycling - tj. z odpadu vyrábíme něco vysoce hodnotného - biopolymer pro výrobu bioplastů a dalších finálních aplikací. České veřejnosti jsme už představili první kosmetický produkt na bázi P3HB, který opravdu neškodí přírodě ani uživatelům. A nahradí syntetické mikroplasty - především mletý polyetylén /PE/.

V rámci projektu Hydal budeme spolupracovat se skandinávskou firmou ORKLA, nedávno jste podepsali dohodu o společném zájmu. Společně budeme realizovat projekty, které ještě nikdo nerealizoval - tzv. cykly. Jejich odpad materiálově využijeme a vyrobíme pro ně substance, které oni použijí v nové generaci produktů. Touto spolupráci mj. naplňujeme 8 ze 17 cílů trvale udržitelného rozvoje definovaných OSN.

Nanočástice stříbra

V dnešní době se stále více setkáváme s pojmy „koloidní stříbro“ nebo „nanočástice stříbra“. Koloidní stříbro je vodní roztok plný kationtů stříbra (Ag+), což jsou nanočástice čistého stříbra rozptýlené v čisté vodě. Díky své velikosti (1 nm až 100 nm) dokážou nanočástice stříbra proniknout do celého lidského organismu a i do vnitra lidských buněk. Používat bychom měli pouze koloidní stříbro, které je pro tělo neškodné.

Historie a využití stříbra

Antibakteriální účinky stříbra se začaly využívat už ve staroindické a arabské medicíně, s větším uplatněním v antickém Římě. Římané ukládali potraviny do stříbrných nádob a přidávali stříbrnou minci do mléčných výrobků, aby prodloužili jejich trvanlivost. Tento způsob udržování potravin trval po staletí. Nicméně, dlouhodobé užívání čistého, neupraveného stříbra může vést k otravě stříbrem, tzv. argyrii, což je vzácné onemocnění projevující se zbarvením kůže a sliznic do modra až šeda.

Čtěte také: O výskytu esterů v přírodě

V 19. století začali chemici studovat koloidní stříbro, a po roce 1918 se začalo používat k léčení přenosných i běžných chorob. Užívalo se ústně, ale i vpichováno do žil a svalů. Objev penicilínu a dalších léčiv mezi lety 1939-1945 vedl k ústupu koloidního stříbra, protože nová léčiva byla snadněji a levněji vyrobitelná.

Příprava nanočástic stříbra

K přípravě nanočástic stříbra se používají dvě hlavní metody: dispergační a kondenzační. Kondenzační metoda je častější, protože je méně náročná na čas a materiály. Dispergační metoda zahrnuje laserovou ablaci, která umožňuje připravit chemicky čisté nanočástice stříbra o velikosti 19-40 nm. Další možností je využití ϒ-záření na vodní roztoky solí stříbra.

Méně využívaná je příprava nanočástic pomocí redukcí anorganickými činidly, protože nelze připravit částice větších rozměrů. Vhodnější je metoda redukce oxidačních činidel ve dvou stupních. Také se využívá metoda přípravy nanočástic stříbra pomocí halogenidů stříbra a jejich následná redukce, kde vznikají větší částice stříbra. Nejvhodnější sloučeninou pro přípravu je bromid stříbrný, a nanočástice stříbra lze připravit přes halogenidy obměnou Tollensova procesu, kde se připravují nanočástice stříbra o velikosti přes 100 nm.

Toxicita nanočástic stříbra

Vědci se dlouhodobě zabývají negativními účinky nanočástic stříbra na živé organismy. Iontové stříbro je toxičtější než nanočástice stříbra. Testy ukázaly rozdíly v toxicitě nanočástic stříbra vůči různým organismům - nízké organismy (bakterie) jsou citlivější než vyšší organismy (trepka, moucha octomilka). Chronická toxicita testovaná na mouše octomilce prokázala, že organismus se dokáže vyrovnat s toxickými účinky nízkých koncentrací nanočástic stříbra. Nicméně, toxicita nanočástic stříbra se projevila sníženou pigmentací much, což přetrvalo po všechny generace. Kvůli toxicitě stříbra není jeho legální užívání schváleno.

Stříbro má toxické účinky na spoustu mikroorganismů. Ionty stříbra ničí buněčné funkce. S postupným vývojem nanotechnologie roste i množství nanočástic, které uvolňují do životního prostředí toxické částice. V odborném časopise „New Scientist News Service“ byl uvedený článek, kde varovali před tím, „že nanočástice stříbra používané při čištění zařízení odpadních vod likvidují vysoce užitečné bakterie v jakékoliv organické tkáni v případě intoxikace těmito nanočásticemi.

Využití nanočástic stříbra

Využití nanočástic stříbra je rozsáhlé, zejména v biologii a farmacii. Používají se jako desinfekce operačních nástrojů, v dentální medicíně (zubní výplně, implantáty) a v obvazových materiálech pro ochranu před infekcemi. Nanočástice se využívají na čištění pitné vody, hlavně v rozvojových zemích, kde je problém s čistou pitnou vodou. Na začátku 20. století se používaly jako antibakteriální vodní filtr a pro desinfekci vody se začaly používat malé části uhlí potáhlé nanočásticemi stříbra. Tato metoda se používá v Egyptě. V USA zvažují využití nanočástic stříbra i na čištění užitkové vody.

tags: #nanocastice #v #přírodě #výskyt

Oblíbené příspěvky:

• Suchý trávník: rostliny a složení
• Likvidace aut Bruntál: Co potřebujete vědět
• Kompletní průvodce napojením odpadu do jímky
• Udržitelné stavebnictví
• Krásy Saského Švýcarska