zpravodajství životního prostředí již od roku 1999

Biotechnologie nahradí klasické materiály

07.07.2014
Obecné
Biotechnologie nahradí klasické materiály

Svět současných biotechnologií je neobyčejně široký. Následující výběr novinek má za cíl představit právě tuto šíři - na jednu stranu postupy, které se procesy probíhající v přírodě snaží převést do průmyslových provozů, stejně tak i opačný proces směřující z laboratoří ven.

Pro řadu těchto technologií navíc mnohdy platí, že se musí potýkat s čistě inženýrskými problémy a že jejich nasazování závisí také na aktuálním politickém prostředí. To nemusí mít pouze povahu přímých dotací či zákazů, ale i jemnější formy, třeba v podobě preferencí grantových agentur.

BIOPALIVA BEZ BIOMASY

Boom biopaliv způsobil řadu nezamýšlených důsledků včetně zdražení potravin, přičemž samotné ekologické přínosy jsou navíc sporné. Pěstování kukuřice či cukrové třtiny na výrobu etanolu zabírá půdu, zatěžuje ji dusíkatými hnojivy, mnohde vyžaduje spotřebovávat další zdroje na zavlažování. Nedal by se průmyslový etanol vyrábět nějak jinak?

Matthew Kanan a Christina Liová ze Stanfordovy univerzity publikovali v časopise Nature článek právě o takovém postupu. Jde o elektrochemickou reakci, která jako katalyzátor využívá speciální formy mědi. Proces probíhá v reaktoru, na rozdíl od běžných měděných elektrod jsou použity měděné elektrody vyrobené z oxidu měďného. Elektroda má tak na nanoúrovni získat jinou strukturu, je zesíťovaná a měděná zrna mají také definovanou velikost.

Hlavní problém celé této techniky spočívá (alespoň zatím) v tom, že se zde jako výchozí produkt používá nikoliv všudypřítomný oxid uhličitý, ale oxid uhelnatý, který je třeba získat předem a manipulovat s ním s ohledem na to, že jde o látku prudce jedovatou. Pro vznik etanolu oxid uhelnatý reaguje s vodou, reakci si prý lze představit jako běžnou elektrolýzu vody, kdy na jedné elektrodě vzniká kyslík, na druhé reaguje vznikající vodík s oxidem uhelnatým na etanol. Reakce se rozběhne už při malém dodaném napětí.

Autoři této techniky tvrdí, že oxid uhelnatý by mohl vznikat z oxidu uhličitého pomocí energie z obnovitelných zdrojů, která by mohla pohánět i samotnou elektrolýzu. Vtip je v tom, že produkce elektřiny z obnovitelných zdrojů příliš kolísá, takže pro elektrorozvodnou síť představují solární nebo větrné elektrárny komplikaci. Elektrickou energii samotnou efektivně skladovat neumíme, mohli bychom ji však nárazově na místě používat k pohonu chemických reakcí. Samotný tento nápad nový není a nejspíš se dříve či později opravdu prosadí.

CO S MEDÚZAMI

Mnohdy přemnožené medúzy obtěžují koupající se turisty, ucpávají vodní elektrárny i další technické systémy, třeba potrubí odsolovacích stanic. Proto už poměrně dlouho existují pokusy využívat jich jako průmyslového materiálu - v minulosti se třeba objevila myšlenka přidávat je do betonu.

Dnes medúzy např. ve Středomoří a Černomoří představují vážný problém. Může se jednat prostě o náhodné kolísání velikosti jejich populace, které známe i z minulosti, nebo o nějaký systematičtější trend - přímo se nabízí, že moře vylovená rybáři postrádají přirozené predátory, kteří množství medúz regulují.

Izraelská firma Cineal zkouší z medúz vyrábět superabsorbční materiál použitelný jako základ plenek a dalších produktů tohoto typu (tampony, vata, medicínské produkty...). Materiál nazvaný Hydromash je založen na výzkumu Shachara Richtera z univerzity v Tel Avivu. Má mít zhruba stejné parametry jako za tímto účelem používané syntetické polymery na bázi polyakrylátů, navíc je ale Hydromash plně biologicky odbouratelný.

Výhodou nového materiálu má být nejen množství tekutiny, které látka do sebe dokáže pojmout, aniž by došlo k jejímu rozpouštění nebo mechanickému rozpadu, ale také rychlost absorbce v řádu sekund. Není úplně jasné, jak vlastně Hydromash z medúz vznikne, vzhledem k zamýšlenému použití by se do materiálu např. rozhodně neměly dostat žahavé buňky. Přesný postup výroby ale firma zatím nezveřejnila.

KLECE Z DNA VELIKOSTI BAKTERIÍ

Schopnost DNA zaujímat a samovolně vytvářet definovanou strukturu fascinuje technology už řadu let. Nukleová kyselina zde může fungovat jako hlavní materiál i jako dopravník, který svým skládáním dostane na místo určení látky, které na ni navážeme.

Vědci z Wyss Institute na Harvardu zvolili první přístup a podařilo se jim vytvořit zatím největší struktury DNA schopné vlastního skládání. Jedná se o stavebnici v podobě pravidelných hranolů. Jako nejstabilnější se ukázal hranol se základnou v podobě šestiúhelníku, který dosáhl rozměrů odpovídajících bakteriím. Výsledky výzkumu byly publikovány v časopisu Science, prvním autorem příslušného článku byl Pen Yin.

Nová technika má být jiná než dosud obvyklé skládání DNA. Autoři studie hovoří o principu "origami vs. lego". Stávající postupy ("origami") fungovaly tak, že se vlákna DNA o specifickém složení postupně spojovala vždy ze 2 nebo 3 kusů. Nyní je jako konkurenční metoda k dispozici přístup "lego". Vychází se zde ze samostatných malých částí ("dlaždice", "cihly"), s nimiž lze manipulovat modulárně a víceméně nezávisle na zbytku struktury. Finální produkt má vzniknout de facto v jediném kroku.

Ne že by větší mnohostěny z vláken DNA takto nyní vznikaly bez problémů. Jak útvary rostou, mají se tendenci různě lámat a kácet, takže vodorovné spojnice bylo třeba doplnit speciálními podpěrami z jiných vláken, které držely pohromadě opět díky známému párování bází DNA. Pro eventuální průmyslovou výrobu má být klíčové, že struktury se z dodaných komponent sestavovaly opravdu samy. Závěrečná reakce probíhala v roztoku ve zkumavce, nevyžadovala např. žádnou složitou manipulaci na aktivním povrchu.

V souvislosti se skládačkami z DNA se často hovoří o potenciálním využití v podobě "klecí", které budou dopravovat na místo určení patřičné látky (léky apod.) umístěné v jejich nitru. Jiné vize popisují miniaturní mechanismy, mikroskopické elektrárny, chemické továrny nebo citlivé senzory pracující i v živých organismech. Na molekuly DNA lze připevňovat další látky, např. proteiny nebo nanočástice zlata.

Faktem ale je, že o podobných aplikacích se píše již minimálně 10 let, takže těžko říct, jakou roli v těchto výzkumech hraje skutečná využitelnost, jakou zájem grantových agentur a jakou prostá lidská potřeba si hrát, ať už jde o sestavování DNA nebo plachetnic v lahvi.

KOMÁŘI SE ŽENILI

V Evropě odmítající geneticky modifikované organismy můžeme jen smutně (hodnocení je samozřejmě subjektivní) koukat, jaké technologie se již nasazují ve zbytku světa. Zdaleka nejde jen o rostliny nebo hračky typu svítících akvarijních rybiček. Brazílie je první zemí, která schválila nasazení geneticky modifikovaného hmyzu mimo pokusná stanoviště. Cílem je boj s horečkou dengue.

Touto chorobou se každoročně nakazí asi 50 milionů lidí a řada z nich zemře. Biotechnologická firma Oxitec z Oxfordu začne nyní do Brazílie ve velkém dodávat geneticky upravené samečky komárů rodu Aedes aegypti; úprava je provedena tak, aby potomci zemřeli ještě před dosažením dospělosti. Podaří-li se modifikovaným samcům spářit s dostatečným počtem samiček, v další generaci populace klesne. Problém se tím samozřejmě trvale nevyřeší, po posledním testu v brazilském městě Jacobina se populace moskytů propadla asi na pětinu. Horečka dengue se v poslední době začala více šířit také v USA, i zde je zažádáno o povolení celé technologie.

Za oceánem není projekt pokládán za nijak kontroverzní. Thomas Scott, entomolog z University of California (Davis), pouze upozornil, že metoda sice pomůže, ale pokrýt takto celou Brazílii by bylo příliš drahé. Problém vidí hlavně v tom, že v postižených oblastech se špatně používají tradiční metody spojené s insekticidy. Nicméně cíleným nasazením GMO komárů by se mělo podařit podstatně zlepšit situaci tam, kde lidé žijí koncentrováni na menší ploše, tj. na úrovni větších i menších měst.

AUTOR: Pavel Houser
nezávislý publicista

ZDROJ: MODERNÍ ŘÍZENÍ

Komentáře k článku. Co si myslí ostatní?

Další články
Chystané akce
19
8. 2017
19-26.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
LTD Polana
21
8. 2017
21-25.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
Zahrada lesní MŠ Šárynka, Praha 6
24
8. 2017
24-26.8.2017 - Veletrh, výstava
Japonsko
INISOFT s.r.o.
24
8. 2017
24.8.2017 - Seminář, školení
Liberec, Centrum Babylon Liberec
Podněty ZmapujTo
Mohlo by vás také zajímat
Naši partneři
Složky životního prostředí