Vědci v Brazílii využili surovinu, kterou mají doslova na dosah ruky. Napadlo by vás, když se díváte na ananas, vyrobit z něj automobilovou karoserii? Přírodní vlákna z tropického ovoce jsou však pro takové účely prý velmi vhodná.

Od nápadu nebylo daleko ke skutku a pod karoserií z nanocelulózy zaburácel motor.

Nekovová auta už nějakou dobu brázdí silnice různých států. »Auto na trsátka«, legendární Trabant, bude známý zřejmě ještě i příští generaci.

Ovšem seriozní trendy v současném automobilovém průmyslu směřují, co se materiálů týče, k novinkám biologického původu. V testech se jeví dobře vlákna ananasu, kokosových skořápek, konopí, fíků, agáve nebo bambusu.

V Brazílii sáhli po tom, co roste všude okolo, po listech z banánovníků nebo po ananasu.

Bioplastová budoucnost

Už Henry Ford (1863–1947) využíval při výrobě komponent dveří svých automobilů sóju, dnes jeho následovníci v automobilce Ford vsadili na vlákna jihoamerického sisalu (agáve sisalová).

S podobnými technologiemi experimentuje poměrně úspěšně také Toyota a Lexus. Ovšem bioplasty tvoří zatím jenom 0,2 % z celkového ročního objemu vyrobených plastů. Podle některých prognóz však začínají významně konkurovat lehkým plastům vyrobeným na bázi ropy, PET (polyethylentereftalát) a polystyrenu.

Isamotný PET je však možné připravit i jinak. Výsledky nedávné studie univerzity v nizozemském Utrechtu ukázaly, že až 90 % plastů bude v budoucnu možné zaměnit za bioplasty. Jejich využití pro různé typy výrobků by pak mohlo růst dost nepředstavitelným tempem až na 37 % do roku 2013.

Potká se na křižovatce Lexus s Prckem?

Nanocelulózové plasty se používají pro řídicí panely, nárazníky a některé další součásti karoserie. Automobilka Lexus vyrábí některé z větších komponent modelu CT 200h (např. bočnice podlahy »kufru“«, vlastní podlahu i obložení) z bioplastů obsahujících 30 % polyetylen tereftalátu (PET) rostlinného původu.

Výrobce myslí nejen na výrobu a prodej, domýšlí použití auta až do konce. Výhodou nového plně hybridního modelu je proto i konstrukce umožňující snadnou demontáž, včetně rozmístění recyklačních značek na obložení v přední a zadní části vozu i na výklopné zádi s cílem maximálně usnadnit následnou recyklaci.

Tým českých konstruktérů vytvořil i designérsky zajímavý elektromobil prezentovaný pod názvem Prcek. Městské vozítko, které na základní konstrukci z lehkého hliníku nese recyklovatelné umělé a přírodní materiály (korek, kokosová vlákna).

Plasty vyrobené vlastně z cukrů

V laboratoři univerzity v brazilském Sao Paulu vytvořil tým vedený profesorem Alcidem Lopezem Leãem materiál nové generace pro výrobu bioplastů pro výrobu automobilových dílů. To je myšlenka, se kterou přišla už před mnoha lety japonská Toyota, ale tehdy ještě neměli konstruktéři k dispozici nanotechnologie. Brazilští vědci totiž použili technologii založenou na nanocelulóze.

Celulóza je polysacharid, složitý cukr, poskládaný z jednoduchých molekul β-glukózy, který je hlavní složkou primárních buněčných stěn a spolu s ligninem (polyfenolická látka) je součástí sekundárních buněčných stěn (viz rámeček).

V obecné řeči je někdy zaměňovaná za mezistupeň při výrobě papíru, který se ovšem přesně nazývá buničina.

Příslušným zpracováním dřeva je možné vyrobit nanocelulózová vlákna tak tenká, že jsou 50 000 tenčí než lidský vlas. Ta se pak stávají důležitým komponentem pro výrobu vyztuženého plastu. Pokud to technologie vyžaduje, je možné nanocelulózu kombinovat s plasty na bázi ropy, ovšem výsledný materiál by měl být tak jako tak stále biologicky rozložitelný.

Nanotechnologie z tlakového hrnce

Jako klíčovou surovinu použili Brazilci zemědělský odpad. Listy a stonky banánovníků, ananasy a další ovoce s pevnými slupkami se zpracovávají v zařízení ne nepodobném obrovskému tlakovému hrnci. Přisypou se příslušné ingredience a výsledkem je jemný pudr.

„V podstatě jsme se použili velmi jednoduchý proces podobný technologii zpracování celulózy a papíru znovu a znovu v několika cyklech. Jsme schopni přejít od mikrorozměrů až na nanorozměry nebo až na molekulární úroveň“, vysvětluje profesor Leão.

Co se nákladů týká, pak na výrobu 45 kg superpevného lehkého plastu je zapotřebí méně než 0,5 kg nanocelulózy.

Nanocelulózový laminát je o 30 % lehčí a více než čtyřikrát pevnější než na ropě založené plasty a snadno vítězí nad materiály z uhlíkových vláken či sklolaminátu

Bioplasty vyráběné s nanocelulózou jsou také podstatně odolnější proti poškození teplem, vodou nebo rozlitými organickými rozpouštědly, třeba benzínem.

Bude i neprůstřelná vesta z banánu?

„Dříve to bylo 50 % biologicky nerozložitelných, neobnovitelných zdrojů, založených na ropných plastech a nyní jsme došli k 100% biologicky rozložitelnému, obnovitelnému a dokonale ekologickému materiálu,“ zdůrazňuje Leão.

Je přesvědčen, že tím se pro uživatele stává auto odolnější, úspornější i přátelštější k životnímu prostředí.

Plasty vyrobené z nanocelulózy mají ještě jednu výhodu oproti konvenčně vyráběným plastům. Nanocelulózová vlákna se údajně mohou pevností porovnávat i s kevlarem, což je vlákno z tzv. para-aramidů (aromatických polyamidů), patent firmy DuPont.

Původně mělo nahradit ocelové vyztužení pneumatik, ale pro jeho neobyčejnou pevnost i nízkou hmotnost se bez něj brzy neobešly lana, plachty nebo neprůstřelné vesty.

Šamanské zelené auto

Vědci ze Sao Paula očekávají, že se komponenty pro výrobu aut vyráběné s využitím „jejich“ nanocelulózových vláken dostanou na trh do dvou let.

Optimisticky předpovídají, že by jednou mohly nahradit i původní materiály, tedy ocel a hliník. Jedním z podstatných efektů nahrazování dosavadních materiálů bioplasty by bylo i snížení hmotnosti vozidel.

Výrobci automobilů, například už zmíněná automobilka Ford nebo Toyota, se o to snaží už dlouho, protože podle zákona zachování hmoty a energie by se tím snížila spotřeba paliva, zvýší dojezd, a tím praktičnost i atraktivita modelu.

Samozřejmě spolu s ekologickou hodnotou. Neboť energie potřebná k pohonu vozidla, vždycky něco stojí, ať už ji bereme kdekoliv.

„Šamanská“ zelená auta z pralesů jsou ekologická ve skutečném smyslu toho slova“, je přesvědčený profesor Leão. Možná se jednou podaří vyměnit podobně geniálním způsobem i jejich současný pohon za jiný, také šamanský a ekologický.

Dokonalá architektura

*Když budeme loupat rostlinnou buňku »zvenčí«, nejprve uvidíme střední lamelu složenou z pektinových látek (hořečnatých a vápenatých pektinů), která při dělení buňky i v pletivu odděluje buněčné stěny sousedících buněk.

*K ní přilehá tzv. primární stěna, která je postavená hlavně z celulózy, hemicelulózy a pektinů.

*Celulózová vlákna se v ní uspořádáním podobají síti. Je poměrně pružná a snadno roste do šířky, takže nijak neomezuje buňku v růstu.

*Když buňka růst přestane, může se k primární buněčné stěně přidávat ještě další, tzv. sekundární, obsahující mnoho organických a anorganických látek. Celulózová vlákna jsou v ní uložená souběžně.

Sladký, šišatý a chocholatý

Ananas je plod rostliny ananasovníku chocholatého (Ananas comosus) a pochází z Jižní Ameriky. Plod vzniká srůstáním dužnatých bobulovitých semeníků seskupených okolo zdřevnatělé osy. Když ji vykrojíte, dostanete jedlou dužinu, která obsahuje průměrně 86 % vody, 10 % sacharidů, 1,2 % vlákniny, minerály a zajímavé funkční sloučeniny.

Např. vitamín A (retinol nebo jeho derivát), B1 (thiamin), B2 (riboflavin), niacin a vitamin C (toho mimochodem asi 20 % doporučené denní dávky v 100 g). Celá rostlina pak obsahuje ještě širší spektrum zajímavých sloučenin, například enzym bromelain, po kterém se sice nehubne, jak mnozí věří, ale napomáhá štěpení látek bílkovinné povahy a i díky tomu může působit protizánětlivě.

Ulevuje tak slinivce břišní, odbourává otoky a odvodňuje nebo pomáhá při střevních poruchách a průjmech.