Materiál i technologie Ústecká univerzita připravila masivní strategický projekt

Pro spuštění v roce 2020 je připraven strategický záměr ústecké univerzity za 2 miliardy korun. Vědci z UJEP v něm spojují síly s dvěma ústavy Akademie věd a výzkumně vzdělávacím centrem Unipetrolu – UniCRE. Jeho cílem je zásadní akcelerace výzkumu v Ústeckém kraji, která navazuje na již dnes probíhající obrovské investice do infrastruktury na UJEP.

Strategický projektový záměr dostal příhodné jméno MATECH. Zkratka v sobě obsahuje spojení materiálů, technologií a chemie.

„Na těchto tématech, která si i Česká republika stanovila jako strategické, jsme připraveni realizovat excelentní výzkum, který bude srovnatelný v evropském i světovém kontextu. Realizace tohoto projektu bude v konečném důsledku znamenat výrazný krok směrem k hospodářské restrukturalizaci kraje, od uhelných lomů, montoven, brownfieldů a vyloučených lokalit směrem k posílení ekonomických aktivit s vysokou přidanou hodnotou. Tím konečně dosáhneme i výrazného zlepšení kvality života v Ústeckém kraji,“ vysvětluje rektor UJEP doc. RNDr. Martin Balej, Ph.D.

Ústecká univerzita připravila takto ambiciózní projekt do předběžného screeningu MŠMT ČR, kde bude v konkurenci s dalšími čtyřmi desítkami projektových záměrů soupeřit za náš Ústecký kraj.

MATECH je zejména projektem strategického partnerství. „Bez partnerství nelze v současné době a v tomto kraji docílit změny. Spojujeme se s těmi nejlepšími, Ústavem fyzikální chemie J. Heyrovského a Ústavem anorganické chemie Akademie věd ČR a s Unipetrol výzkumně vzdělávacím centrem (UniCRE), proto abychom dokázali racionálně a efektivně využívat současné a dobudovat nové výzkumné kapacity zaměřující se na řešení globální výzev dnešního světa,“ doplňuje Martin Balej.

Strategickým cílem projektu je posílení inovačního potenciálu a konkurence-schopnosti Ústeckého kraje. „Chceme vytvořit podmínky pro posun zaměření velko-objemového chemického průmyslu ke speciálním chemikáliím a nanomateriálům s vysokou přidanou hodnotou. To strategicky zásadním způsobem přispěje k celkovému rozvoji Ústeckého regionu,“ vysvětluje laureátka Ceny hejtmana za vědu a výzkum a členka vědeckého týmu prof. RNDr. Pavla Čapková, DrSc., z  Přírodovědecké  fakulty UJEP.

Výzkumných cílů projektu MATECH je konkrétně šest. Prvním je vypracování kvantitativní metodologie a vybudování experimentální stanice pro stanovení účinnosti fotokatalytické technologie při čištění vzduchu. „Paralelně s výzkumnou prací v laboratorních podmínkách bude vybudován systém měřících stanic v silně znečištěných lokalitách, kde bude zaváděna fotokatalytická technologie. Výsledkem těchto měření bude koncepční návrh pro řešení environmentálních problémů v konkrétních lokalitách,“ říká další laureát Ceny hejtmana za vědu a výzkum prof. Ing. Pavel Janoš, CSc., z Fakulty životního prostředí UJEP, který je taktéž klíčovou osobou týmu výzkumníků.

Další tři cíle se zaměřují na vytvoření nových typů nanomateriálů: pro environmentální aplikace se zaměřením na chemickou bezpečnost, pro úpravu povrchových a odpadních vod a pro medicínské využití.

Pátý cíl směřuje do oblasti inovativních monitorovacích a remediačních technologií a do recyklace odpadů. Poslední výzkumný cíl přinese nové technologie pro produkci zelených chemikálií. „Tyto technologie se zaměří na naprosto nezbytné kroky, které je nutné v našem kraji nastartovat. Jedná se zejména o efektivní a ekologickou výrobu motorových paliv s nízkou uhlíkovou stopou, přípravu surovin pro výrobu polymerů, trvale udržitelné využívání obnovitelných surovin, snižování emisí škodlivých látek a pokročilé anorganické materiály,“ informuje prof. Janoš.

Strategický projekt MATECH je zároveň logicky a účelně propojen se vzdělávací rolí univerzity. „Na tomto poli od něj očekáváme významný přínos zejména pro naše doktorské studijní programy, konkrétně Aplikované nanotechnologie, Environmentální chemie a technologie a Počítačové metody ve vědě a technice,“ vysvětluje rektor doc. Balej.

Již nyní je připravena nedávno čerstvě zprovozněná nová laboratoř nanovlákenných materiálů. „Naše nová laboratoř je vybavená zařízením pro přípravu nanovlákenných materiálů s lepší možností kontroly procesních parametrů. Máme také nové aparatury pro širší možnosti charakterizace vzdušné a kapalinové propustnosti a v nejbližší době bude instalováno také zařízení pro tahové zkoušky pevnosti nanovlákenných membrán,“ pochvaluje si vybavení laboratoře prof. Janoš.

Nové zařízení pro elektrostatické zvláknění umožňuje v laboratoři navíc i tvorbu 3D nanovlákenných materiálů. Nanomateriály zde připravují v  široké škále typů, např. nanočástice, nanovlákna, nanovrstvy, nanokompozity i supramolekulární nanostruktury pro využití v ochraně zdraví a životního prostředí i v biomedicínských aplikacích.

Ruku v ruce se strategickým záměrem se mění i tvář a struktura ústecké univerzity. Univerzitní kampus již několik let prochází bouřlivým rozvojem. V současné době se překlápí do finále výstavba Centra přírodovědných a technických oborů. V kampusu byl rovněž zahájen projekt výstavby nových výukových prostor pro fakultu strojního inženýrství a v areálu Masarykovy nemocnice se vše připravuje pro stavbu nové budovy fakulty zdravotnických studií.

„Jsme připraveni! Chemie, materiály a nanotechnologie jsou dlouhodobým výzkumným potenciálem UJEP,“ uzavírá optimisticky rektor ústecké univerzity.

Aby se nejednalo jen o planá slova, uvádíme přehled výzkumných a vývojových aktivit ústeckých akademiků v dané oblasti:

Vědci UJEP řeší národní i mezinárodní výzkumné projekty v oblasti nanotechnologií a nanomateriálů. Excelentní výzkumné týmy ústecké univerzity jsou zapojené ve velké výzkumné infrastruktuře NanoEnviCz – „Nanomateriály a nanotechnologie pro ochranu životního prostředí a udržitelnou budoucnost“ (http://www.nanoenvicz.cz/cs)

Výzkumné problémy řešené na UJEP

V rámci projektu výzkumné infrastruktury poskytujeme výzkumný servis českým i zahraničním výzkumným organizacím v oblasti výzkumu, vývoje, charakterizace a testování funkčnosti nanomateriálů zejména pro využití v environmentálních aplikacích, např. při degradaci škodlivých látek v životním prostředí či v inovativních sanačních technologiích.

V sanačních technologiích dosahujeme úspěchy zejména v degradaci zvlášť obtížně rozložitelných nebezpečných toxických látek, jako jsou nervové plyny, cytostatika, pesticidy apod. Tyto mimořádné vlastnosti mají pouze nanočástice vybraných oxidů kovů. Naším cílem je využít tyto nanomateriály pro environmentální aplikace se zaměřením na chemickou bezpečnost.

Projekty UJEP speciálně v oblasti životního prostředí

Vývoj nanovlákenných chemicky modifikovaných membrán pro antimikrobiální vzdušné filtrace. Patentováno v r. 2018 ve spolupráci s Nanovií Litvínov.

Vývoj nanovlákenných chemicky modifikovaných membrán pro vodní filtrace pro úpravu povrchových a odpadních vod. Nedávno jsme uvedli do provozu novou laboratoř pro přípravu, chemické úpravy a testování nanovlákenných membrán.

Vývoj materiálů pro uskladnění vodíku na bázi „napěněných“ slitin hořčíku, resp. hliníku, a vývoj a testování rychlo-nabíjecích stanic pro elektromobily.

Výzkum interakcí toxických látek v půdním prostředí; remediační technologie včetně fytoremediací. Inovativní monitorovací technologie; metodika monitoringu znečištění ovzduší pomocí dronů či vývoj biosenzorů pro detekci škodlivin v ovzduší i půdě.

Současně s vývojem nových nanomateriálů se zabýváme dopadem nanomateriálů na zdraví a životní prostředí, vybudovali jsme novou laboratoř nanotoxikologie a laboratoř modelových organismů pro výzkum toxicity na akvarijních rybičkách.

Počítačový design nanomateriálů a simulace technologických procesů. Tato disciplína má na UJEP mnohaletou tradici a technologům výrazně pomáhá šetřit čas, energii i materiál, a to zejména při vývoji nových lékových forem, bisenzorů a chemicky modifikovaných  funkčních polymerních povrchů i chemické modifikaci nanovláken.

Výsledky a úspěchy v biomedicínských aplikacích

Úspěšně na UJEP vyvíjíme i materiály pro biomedicínské využití jako nové lékové formy – tzn. speciální organické nanočástice jako nosiče molekul léčiv, které zajistí selektivní, cílený transport léčiva v organizmu a postupné uvolňování molekul léčiva.

Dalším významným úspěchem je biosenzor pro analýzu tělových tekutin úspěšně testovaný v nemocnici v Ústí nad Labem, který dokáže odhalit nádorové buňky v krvi v časném stadiu onemocnění. Tyto biosenzory detekují i další typy nežádoucích látek v tělových tekutinách.

Do kategorie biomedicínských úspěchů patří i patentovaná technologie výroby funkčních nanovlákenných materiálů pro krytí ran. Spolupráce s firmou NanoMedical.