Desiatu zabalia baktérie zo Slovenska [Trend]

Patent na nový bioplast posunul slovenských vedcov na špičku svetového vývoja. Možno už koncom roka sa jeho výroba začne v SR
Ľubomír Jurina / jurina@trend.sk
Keď príde reč na bioplasty, málokto pochybuje o ich skvelej budúcnosti. Dnes síce dosahujú len jednopercentný podiel na celkovej produkcii plastov, no toto číslo sa každoročne zvyšuje o pätinu. Predpokladá sa, že perspektívne by mohli nahradiť až dvadsať percent dnes používaných plastov. No kým sa tak stane, musia výskumníci vyriešiť niekoľko prekážok.
Problémy nových plastov
Prvou prekážkou je cena. Jeden kilogram bioplastu v súčasnosti stojí od dvoch do dvanásť eur, klasický polyetylén len okolo 1,50. „Prerátali sme, že aby sa cena tých drahších typov priblížila aspoň k trom eurám, treba ročnú produkciu najmenej dvadsaťtisíc ton. A tým sa dostávame do začarovaného kruhu: novinku nikto nechce, lebo je drahá, ale drahá je preto, lebo ju nik nechce,“ vysvetľuje prof. Ivan Chodák z Ústavu polymérov SAV, jeden z lídrov výskumu bioplastov na Slovensku. Druhou slabinou nových materiálov sú vlastnosti – sú zväčša krehké, takže sa nehodia na výrobu fólií a tašiek. Ďalšou nevýhodou najmä lacnejších typov je vodonasiakavosť či rozpustnosť vo vode, čo ich obmedzuje len pre úzky okruh aplikácií.
Výskum na Slovensku
Do riešenia oboch problémov sa významne zapájajú slovenskí vedci. Profesor I. Chodák začal na Slovensku v 90. rokoch rozsiahlejší výskum možností, ako bioplastmi nahradiť vysokotonážne bežné plasty. Získal unikátne poznatky o mechanických vlastnostiach nových materiálov. Má tiež niekoľko patentov, ktoré sa týkajú prípravy zmesí, aby výsledné plasty dosiahli požadované vlastnosti. Do výskumu bioplastov sa zapojili aj profesori Dušan Bakoš a Pavol Alexy z Fakulty chemickej a potravinárskej technológie STU. Mali skúsenosti z aplikácií biodegradovateľných materiálov v medicíne. Prof. P. Alexy koncom 90. rokov spustil na Slovensku malotonážnu výrobu vodorozpustných biodegradovateľných fólií, ktorá funguje dodnes. Spolupráca troch vedcov dostala v roku 2008 oficiálny ráz fakulta a ústav SAV vytvorili spoločné pracovisko. Sústredili sa v ňom kapacity na výskum nových materiálov a výsledkom bol rad originálnych riešení i patentov, ako aj účasť na projektoch EÚ, napríklad ERDF Plastice.
Vývoj
Označenie bioplasty je trochu zjednodušený pojem. V skutočnosti ide o biodegradovateľné materiály, teda také, ktoré sú schopné v krátkom čase sa prirodzenou cestou rozložiť bez škodlivých pozostatkov, takže sú šetrné k životnému prostrediu. S prvými takýmito plastmi prišla začiatkom 80. rokov britská firma Imperial Chemical Industrie. Pokúšala sa preraziť s produktom Biopol, no bez úspechu. Inovácia však vyvolala veľký záujem a výskum sa vydal rôznymi smermi. Do komerčnej veľkovýroby sa prvý bioplast dostal pred desiatimi rokmi. Jeho základom sú baktérie – produkujú kyselinu mliečnu, z ktorej sa chemickou cestou syntetizuje polymér. Hitom posledných rokov sú kompostovateľné bioplasty. Odpadá pri nich recyklácia a tým sa zjednodušuje celé odpadové hospodárstvo. Plast sa iba hodí do kompostu a o jeho neškodnú likvidáciu sa postarajú baktérie. Postupne sa objavilo viacero vhodných polymérov a prišli nápady, ako ich aplikovať a vyrábať priemyselne. Slovenskí chemici a biotechnológovia sa zaradili medzi lídrov tohto výskumu.
Baktérie v hlavnej úlohe
Profesori I. Chodák, D. Bakoš a P. Alexy s kolektívom sú autormi patentu, ktorý by mohol posunúť vývoj podstatne ďalej. V čom spočíva unikátnosť ich riešenia? „Plasty, ktoré používame v našom riešení, produkujú priamo baktérie. Tieto organizmy si podobne ako my ľudia vytvárajú pri dostatku potravy zásoby energie. Pre nás sú to tuky, pre baktérie polymér, vhodný na výrobu plastu. Vo bioreaktore sa prekrmujú glukózou, až sa výrazne rozmnožia a začnú s výrobou polyméru.
Po dvoch dňoch sa horúcou vodou zničia, polymér sa extrahuje a získa sa materiál veľmi podobný polypropylénu. Akurát v komposte za šesť mesiacov zmizne – premení sa na hnojivo, oxid uhličitý a vodu,“ tvrdí prof. I. Chodák. Predmetom patentu je zloženie a pomer vhodných polymérov a prísad, ako aj niektoré technologické postupy. Zaručujú, že nový materiál je ekologický a získa unikátne mechanické vlastnosti – vhodný je aj na výrobu tašiek a obalových fólií. Patent vznikol pred dvomi rokmi na spoločnom pracovisku akadémie a fakulty. Pôvodná dohoda z roku 2008 znela: ak sa príde na niečo objavné, nebude sa hľadieť, kto má aký prínos. Vždy pôjde o spoločný výsledok a prípadné finančné výnosy sa budú deliť na polovicu. Tak sa stalo aj v prípade nového bioplastu. Napriek tomu, že takmer deväťdesiat percent výsledkov sa dosiahlo na fakulte, patent zaplatil a podal Ústav polymérov SAV. „De facto je to patent univerzity, de iure ho vlastní akadémia. Ale interná dohoda platí – všetky príjmy sa budú deliť na polovicu,“ zdôrazňuje prof. I. Chodák.
Výroba na Slovensku
Podľa odborníkov na transfer technológií z Centra pre vedeckotechnické informácie SR je nový plast vhodný na obaly v potravinárstve, ale aj exteriérové a interiérové súčiastky automobilov. Aký bude jeho ďalší osud, má šancu dostať sa do reálnej výroby? „Prvá ponuka prišla od nemeckej firmy BASF, s ktorou má ústav dlhoročnú spoluprácu. Za licenciu však boli ochotní zaplatiť veľmi nízku sumu,“ hovorí prof. I. Chodák. Snahu stlačiť cenu za kúpu patentu chápe. „Nie všetko je vhodné na veľkosériovú výrobu. V laboratóriu to môže fungovať bezchybne, no pri väčších objemoch môže dôjsť k zlyhaniu. Komerčne úspešná je sotva tretina patentov, firma sa snaží zohľadniť aj toto riziko.“ Aj preto by autori riešenia radi dohliadali na spustenie prvej výroby priamo na Slovensku. Výhodou by bolo aj posilnenie domácej ekonomiky, hoci nie je vylúčený ani predaj know-how do zahraničia. Slovenské firmy prejavili záujem s výskumníkmi spolupracovať a momentálne sa riešia právne otázky transferu technológie. Ak sa neobjaví žiaden zádrh, do konca roku by sa mohla začať pilotná výroba granúl. „Predstava je taká, že právo využívať technológiu získa firma len pri presne stanovenej schéme, ako sa bude deliť prípadný zisk. Obchodne by výroba na Slovensku mohla pokryť strednú Európu s Rakúskom a časťou Nemecka, perspektívne možno celú Európu. Zvyšok sveta – Ázia, USA a Kanada sa zrejme bude riešiť predajom licencie. Aj tu rokujeme so záujemcami a vyzerá to tak, že majú vážny záujem,“ konštatuje prof. I. Chodák.
Spin-off v Ázii?
Profesor Chodák je autorom pätnástich patentov, dve tretiny z nich podal jeho domovský Ústav polymérov SAV (zvyšok získali firmy, ktoré financovali výskum). Úspešne sa predalo niekoľko licencií a ústav dostal desiatky tisíc eur. Čomu poslúžili tieto peniaze? „V ústave máme zásadu, ako deliť mimorozpočtové príjmy teda nielen za patenty, ale aj za výskum alebo služby pre firmy. Pätina prostriedkov ide ústavu a zvyšok slúži tomu, kto ich získal. V rámci právnych predpisov si s peniazmi môže robiť, čo uzná za vhodné. Ja som môjmu oddeleniu zariadil laboratórium na nadpriemernej úrovni a zostalo čosi aj na prilepšenie platov,“ vysvetľuje prof. I. Chodák. Ako sa zmení financovanie po transformácii SAV, keď sa ústavy zmenia na verejno-výskumné inštitúcie? „Táto zásada sa osvedčila a mala by zostať naďalej. Novinkou bude možnosť zakladať spoločné podniky aj s komerčnou sférou,“ informuje prof. Ivan Chodák. V prípade patentu na bioplast by mohol vzniknúť spin-off a slovenskí partneri by boli jeho spolumajiteľmi. „Pri troche fantázie si možno predstaviť, že raz založíme takúto spoločnú firmu v Singapure alebo Číne a v prípade úspechu sa uplatníme aj na ázijskom trhu,“ uzatvára spoluautor patentu.
Prof. Ivan Chodák: Výroba nového bioplastu na Slovensku obsiahne európsky trh. Partneri v Ázii a Severnej Amerike majú záujem o kúpu licencie
20-tis. t Zhruba toľko treba vyrobiť najmenej ročne, aby sa cena tých drahších typov priblížila aspoň k trom eurám za kilogram
Základňa digitálneho dizajnu je v Žiline
Kto chce prekonať súpera, musí ho poraziť na počítačoch
Dnešní konštruktéri a producenti čoraz častejšie využívajú techniky digitálneho modelovania – predtým, ako vyrobia akúkoľvek fyzickú časť, simulujú vo virtuálnom prostredí jej funkčnosť a vlastnosti. Šetrí to čas i peniaze: náklady na uvedenie výrobku na trh sa môžu znížiť o 30 až 50 percent Riešenia svetových výrobcov sú drahé a môžu si ich dovoliť len veľkí producenti, ako sú výrobcovia lietadiel či automobilov. „Využijú sa pri inováciách aspoň dvoch-troch produktov ročne vo veľkosériovej výrobe. Malo by ísť pritom o zásadné inovácie, a takých zasa nie je veľa,“ tvrdí Jozef Herčko, predseda Slovenského centra produktivity v Žiline. Vďaka technologickému pokroku je však digitálny dizajn dostupnejší aj menším či začínajúcim firmám. „Nástroje, používané pri navrhovaní bežných spotrebných tovarov, sú dnes dokonalejšie ako tie, ktorými ešte pred pár rokmi disponovali len veľké firmy. V prostredí malého biznisu tak môžu uvoľniť obrovský inovačný potenciál,“ myslí si James D. Myers z Rennselaerovho polytechnického inštitútu v americkom meste Troy. Vo vyspelých krajinách menšie firmy spolupracujú s univerzitami, čo im umožňuje rýchlo sa dostať k najnovším technológiám. Podobne je to na Slovensku – silná základňa pre digitálny dizajn sa vytvorila okolo Žilinskej univerzity. Už desať rokov tu pôsobí Ústav konkurencieschopnosti a inovácií, spoločné pracovisko strojníckej a elektrotechnickej fakulty. Virtuálny návrh posunie od prvotnej myšlienky cez modelovanie, simuláciu až po digitálne prototypy. „Sme univerzálne pracovisko, súčasťou nášho komplexného riešenia je aj príprava výroby, automatizácia montáže, vyvíjame softvér i aplikácie,“ hovorí riaditeľ ústavu prof. Štefan Medvecký. V susedstve Žilinskej univerzity už šiesty rok pôsobí aj spin-off firma – skupina CEIT (Central European Institute of Technology). Venuje sa inteligentným výrobným systémom, ktoré sú podstatne lacnejšie ako od veľkých známych výrobcov. „Súčasťou je aj návrh dizajnu produktov až po model z 3D tlačiarne. Ale ideme ďalej, neriešime len softvér, projektujeme aj inteligentný hardvér pre inteligentnú výrobu,“ upozorňuje Ján Rofár, vedúci vývojárskeho tímu Žilinského inteligentného výrobného systému. CEIT poskytol riešenia pre bratislavský Volkswagen, púchovský Continental, vyvinul vlastný systém automatickej logistiky AGV. O digitálny dizajn sa zatiaľ na Slovensku zaujímajú skôr veľké firmy. Postupne sa však vytvára zázemie aj pre menších. Siemens napríklad daroval svoj softvér PLM za 1,3 milióna eur všetkým trom technickým univerzitám v Žiline, Bratislave i Košiciach. Možno predpokladať, že všade vznikne základňa, podobná tej severoslovenskej.