Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Chemie kolem nás

 |  8. 10. 2010
 |  Vesmír 89, 590, 2010/10

V našich každodenních aktivitách jsme obklopeni užitečnými chemickými látkami, aniž si to možná v plné šíři uvědomujeme. K chemickým přeměnám látek dochází nejen v našem bezprostředním okolí; chemické reakce rozličných molekul se odehrávají v atmosféře, v přírodě, v rostlinách a všech živých organismech, včetně nás samotných.

Pokud nechceme opustit pohodlí dnešního života a vrátit se zpět někdy do poloviny předminulého století, kdy se lidé podívali jen tam, kam došli pěšky, ti majetnější dojeli někam dál na koni a kdy průměrný věk obyvatelstva byl o několik desítek let kratší, než je tomu dnes, zbývá nám pouze jediné: solidně pochopit souvislosti světa, ve kterém žijeme. To platí bez jakékoliv výjimky i pro chemii. Obava z této disciplíny v laické veřejnosti ustoupí do pozadí tehdy, když jí dobře porozumíme, když si uvědomíme, jak správně a bezpečně zacházet s chemickými výrobky, jak je používat k našemu prospěchu a také jak je recyklovat chemickými procesy, když už je přestaneme potřebovat.

Připomeňme si ty sféry naší existence, které bychom bez chemie, chemických procesů a výrobků museli oželet, a současně se zamysleme nad tím, zda s chemickými látkami zacházíme tak, abychom sami nezpůsobovali nějakou vážnou škodu na životním prostředí či na našem vlastním zdraví.

Položme si několik otázek, jak to s chemií kolem nás vypadá, a hledejme na ně adekvátní odpovědi.

Co je to chemie?

Někomu chemie připomíná obávaný předmět ve škole, pro jiné je možným zdrojem nebezpečí a další z nás si ani neuvědomují, jak kvalita našeho současného života závisí právě na tomto oboru. Všeobecný ostych a obava z chemie, masivně podporovaná v současné době většinou sdělovacích prostředků, pramení především z neznalosti podstaty věci samotné. Tento stav, nazývaný někdy chemofobie, má příčinu možná už v nedokonalých školních osnovách. Našim dětem se často předkládají složité představy o struktuře elektronových oblaků kolem atomových jader prvků, o jejichž skutečné podstatě mají pravděpodobně mlhavou představu i samotní učitelé. Pak ovšem zbývá méně času na výklad o vlastnostech různých látek, se kterými se každý z nás v běžném životě setkává, tedy o jakémsi „zbožíznalství“.

Potřebujeme chemii a chemické výrobky?

Současný životní styl, délka a kvalita našeho života jsou založeny na obrovském množství výrobků, které bychom bez chemických procesů vůbec neměli. Pro příklady není třeba chodit daleko: Každý z nás bere za samozřejmou existenci lékárny, drogerie, kde jsou pro naši potřebu skladovány produkty velmi sofistikovaných chemických procesů, za normální považujeme dopravní prostředky – automobily, autobusy, letadla a také zemědělské či stavební stroje, které by se bez motorových paliv, maziv, chladicích směsí, brzdových kapalin, náplní akumulátorů a hydraulických olejů nepohnuly z místa ani o píď.

Například taková lékárna je vlastně sklad velmi složitých chemických látek, upravených do lékové formy, která nám pomáhá ve chvílích, kdy je nám nejhůře. Přitom jde o velmi složité chemické výrobky, které prošly při své výrobě řadou chemických přeměn v procesech s mnoha často velice složitými aparáty – reaktory, výměníky tepla, destilačními kolonami atd.

Každý den používáme mnohé výrobky, bez kterých se dnes už určitě neobejdeme a k jejichž výrobě bylo nezbytné použít velmi sofistikované materiály, vyrobené rovněž chemickými procesy. Výroba třeba mobilního telefonu, počítače, CD nosiče, mýdla, zubní pasty i kartáčku, sportovních potřeb, automobilu, stavebních materiálů, textilií – a tak bychom mohli dlouho pokračovat – je bez chemických komponent nemyslitelná. Samostatnou kapitolou je chemická podpora zemědělské výroby i produkce potravin.

Základní potravinou je samozřejmě pitná voda. Její výrobou se zabývá řada velkých i malých vodáren, kde se citlivými chemickými a biologickými rozbory kontroluje její kvalita. Likvidace cizorodých látek se provádí filtrací, k odstraňování choroboplodných zárodků se většinou používá chlor, někdy ozon. Je jasné, že i k tomuto účelu je nezbytné jedovatý chlor či ozon vyrábět.

K zabezpečení dostatku potravin pro obyvatelstvo je nutná intenzivní zemědělská výroba, která se neobejde bez masivní produkce anorganických průmyslových hnojiv. Bez nich a také bez všelijakých ochranných prostředků rostlin a plodin – pesticidů a různých stimulátorů růstu – rostlin není možné udržet kvalitu našeho života na úrovni, na kterou jsme si zvykli. Je nadmíru jasné, že například bez ochranných chemických postřiků a prostředků proti plevelům by v zemědělské výrobě muselo být zaměstnáváno mnohem více pracovníků, než je tomu v současnosti. Vždyť například v ČR je v zemědělství zaměstnáno pouze několik málo procent práceschopného obyvatelstva, přičemž tuzemská zemědělská výroba zajišťuje rozhodující část naší spotřeby potravin.

Zacházíme s chemickými látkami odpovědně?

O chemii se někdy mluví hlavně v souvislosti s odpady, emisemi a různými škodlivinami. Ovšem pouze chemici jsou schopni takové látky analyzovat a navrhovat postupy, jak je přeměnit na něco užitečného, třeba podle sloganu „suroviny šmejd – výsledek skvost“, či jak je rozumně zlikvidovat podle úsloví „kam s ním“. To se týká jak plynných exhalátů, tak samozřejmě kapalných nebo tuhých odpadů. Dnes je třeba už každý nový automobil vybaven katalyzátorem, který radikálně eliminuje škodlivé emise z výfukového plynu. V domácnostech jsme si zvykli na třídění odpadu, což je základní podmínkou k jeho recyklaci a opětnému použití jako druhotné suroviny.

Samostatnou kapitolou jsou ovšem kapalné odpadní vody, ať již komunální, nebo průmyslové. Je samozřejmě jasné, že prakticky veškerá pitná voda, přiváděná do našich domovů, se zde přemění na splašky, které je nutné fyzikálními, chemickými a biotechnologickými postupy upravit do takové kvality, aby tuto vodu bylo možné znovu vypustit do přírody. Podobně se musí v chemických provozech hospodařit s vodou technologickou a odpadní.

Zkumavka, nebo chemický reaktor?

Jak je každému asi zřejmé, chemikálie, jejich výhodné vlastnosti a postupy jejich výroby je nezbytné odhalit, vyzkoumat, prověřit a poté využít k našemu prospěchu. Jestliže si uvědomíme, že když každý z nás spotřebuje za rok nějakého výrobku chemického průmyslu – ať je to třeba acylpyrin, mýdlo či benzin – byť jen 10 tablet, 1 kilogram nebo 1000 litrů, jsou potřebná množství těchto produktů pro 10 milionů obyvatel našeho státu opravdu veliká a musí je někdo někde a v nějakém zařízení vyrobit. Chemie v takovýchto rozměrech se nedá provozovat v žádných zkumavkách, ale ve složitých zařízeních, vyžadujících správné a odpovědné řízení, vysoce kvalifikovanou obsluhu a nezbytný dohled.

Ekonomická úroveň každého státu se mimo jiné posuzuje podle průmyslové výroby, kam samozřejmě patří také chemický průmysl. Podnikání v chemickém průmyslu musí být podloženo také legislativním rámcem, přísnými předpisy a jasnými pravidly. Přitom je nezbytné posuzovat nejen procesy vedoucí k hlavnímu produktu chemické výroby. Při vlastní chemické přeměně molekul na žádané produkty mohou v chemických reaktorech vznikat, a často také vznikají, vedlejší látky, a proto je v každé technologii část zařízení zaměřená na separaci vzniklé směsi. Zpracování odpadů je často nemyslitelné bez dalších navazujících chemických procesů. Příkladem může být filtrace, destilace, absorpce, adsorpce, extrakce, membránová separace atd. Čistota produktu samozřejmě zvyšuje kvalitu výrobku. Jak například takové destilační zařízení účinkuje, velmi dobře znají třeba pěstitelé švestek, kteří z nevábně vypadající zkvašené směsi plodů dokážou oddělit lahodný nápoj – slivovici – od všelijakých „přiboudlin“.

Chemické procesy se zvýšenou nebezpečností obsahují obvykle vícefázové reakční soustavy. Na základě publikovaných statistických dat představují procesy přípravy chemických specialit, plastických hmot a kaučuků a také syntézy základních organických meziproduktů zvýšené riziko možnosti havárie spojené s výbuchem či požárem.

Z chemického hlediska jsou rizikové polymerace, dále pak nitrace, halogenace a sulfonace organických látek doprovázené značným vývinem tepla při probíhající reakci. Riziko chemické výroby samozřejmě také narůstá s její rostoucí kapacitou.

Obraz chemie v médiích?

Poměrně dlouhou dobu jsme svědky toho, že malé skupinky našich spoluobčanů si osobují právo hovořit jménem nás všech o škodlivosti či nebezpečí chemie, chemického průmyslu a jeho výrobků. Tito lidé šíří kolem sebe strach z chemie, chemofobii, a k tomu ještě dostávají hodně prostoru v bulvárních sdělovacích prostředcích.

Kampaně vedené proti výrobcům chemických látek jsou často účelově motivovány, neboť i v tomto sektoru průmyslu vládne konkurenční soutěž v globálních rozměrech. Riziko chemických procesů je trvale snižováno tak, jak se shromažďují technické informace a jejich důkladné poznání. Ovšem selhání lidského faktoru, jak se někdy eufemisticky říká, nelze nikdy stoprocentně zabránit. Statisticky v našem státě dojde ročně jen k velmi malému počtu vážných nehod přímo v chemické výrobě. Můžeme si ovšem představit, že řízení procesů svěříme počítačovým systémům; pak ale výpadek počítače či chyba v řídicím programu může mít také fatální důsledek. Snižování pravděpodobnosti případné havárie je však finančně značně náročné. Jednu z cest, jak přispět ke zvyšování bezpečnosti chemických procesů, představují výzkumné programy zaměřené na studium zvyšování bezpečnosti chemických procesů, zvyšování kvalifikace a odbornosti pracovníků v chemickém průmyslu, náročné zkoušky zařízení, atestační a validační zkoušky technologického procesu. V neposlední řadě to je také kvalitnější výuka chemie na všech stupních škol, především ale na příslušných odborných školách a fakultách vysokých škol.

Chemické produkty skýtají samozřejmě velké nebezpečí v případě, že s nimi zacházejí nezodpovědní, nevzdělaní nebo nepoučení lidé. Ale i takový řidič na našich silnicích, který z rozmaru či kvůli nějakým svým komplexům svévolně nedodržuje dopravní předpisy, jako jsou rychlostní limit, zákaz předjíždění v nepřehledných úsecích a podobně, může vyvolat dopravní nehodu cisterny převážející třeba nějakou nebezpečnou chemikálii. V černé kronice se pak uvede především to, jaký malér na životním prostředí či zdraví lidí havárie způsobila a jak je nám chemie „nebezpečná“. Na jiném místě novin si pak můžeme klidně přečíst reportáž z diskuse v Poslanecké sněmovně, jak někteří naši zastupitelé prosazují novely paragrafů pravidel silničního provozu, aby se u nás jezdilo ještě rychleji, a tedy nebezpečněji. Přitom na našich silnicích již teď zahyne ročně více než 1000 lidí a o řád více jich je vážně zraněno – a nikdo se nesnaží organizovat petice za zrušení silniční dopravy.

Rok 2011 bude Mezinárodním rokem chemie

Vzhledem k tomu, že rok 2011 bude Mezinárodním rokem chemie (IYC 2011), přejme si, aby se do povědomí veřejnosti, do škol a také do kruhů ekologických společenství a občanských sdružení vrátila úcta k chemii – oboru, který nám dobře a ku prospěchu poslouží dnes i v budoucnosti. Vždyť chemickými procesy se upravuje nejen pitná voda ve vodárnách, čistí komunální a průmyslové odpadní vody, odstraňují škodliviny ze spalin tepelných elektráren i dopravních prostředků, produkují se všelijaké stavební hmoty, zemědělské ochranné prostředky a hnojiva, ale také mnoho různorodých materiálů pro velmi užitečné věci každodenní potřeby, ať jsou to třeba již zmíněné zubní kartáčky, oděvy, obuv, ale také počítače, kamery, mobilní telefony či sportovní potřeby a televizory, před kterými pak občas večer u bulvárních zpráv o škodlivosti chemických látek usínáme...   

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Chemie

O autorovi

Jiří Hanika

Prof. Ing. Jiří Hanika, DrSc., (*1944) vystudoval Fakultu organické technologie VŠCHT Praha, od roku 2004 je ředitelem Ústavu chemických procesů AV ČR, v. v. i., zabývá se průmyslovou chemií, heterogenními katalytickými procesy, jejich matematickým modelováním a na VŠCHT Praha přednáší předměty Vícefázové reaktory a Farmaceutické inženýrství. Dříve přednášel na Univerzitě Pardubice předmět Průmyslová katalýza.

Doporučujeme

Přemýšlej, než začneš kreslit

Přemýšlej, než začneš kreslit

Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné