Vesmírná škola 2Vesmírná škola 2Vesmírná škola 2Vesmírná škola 2Vesmírná škola 2Vesmírná škola 2
i

Aktuální číslo:

2024/12

Téma měsíce:

Expedice

Obálka čísla

Biofiltry i nosiče mikroorganismů

Polyuretanové pěny pro environmentální biotechnologie
 |  3. 4. 2023
 |  Vesmír 102, 202, 2023/4
 |  Téma: Plasty

Polyuretanové pěny se už dlouho využívají v mnoha průmyslových odvětvích, stále více se uplatňují i v biotechnologiích a environmentálních aplikacích. Komerčně vyráběné polyuretanové pěny však nejsou biologicky odbouratelné a snadno se rozpadají na mikroplasty a toxické produkty. Výzkum nových typů „na míru degradovatelných“ polyuretanových pěn může přinést řešení, které nás navíc zbaví plastového odpadu.

Polyuretanové pěny slouží všude možně, v automobilovém průmyslu, nábytkářství, stavebnictví. V posledních letech se začaly používat jako biofiltry pro čištění odpadního vzduchu a vody, mikroporézní sorpční materiály či nosiče mikroorganismů a enzymů v bioreaktorech. Odkdy vlastně oblíbený polyuretan využíváme?

Trocha historie

Na konci třicátých let chemik Otto Bayer objevil polyuretan (PUR). Od té doby urazily polyuretanové pěny značný kus cesty. V roce 1942 získali Karl Zaunbrecher a Herbert Barth na přípravu měkkých pružných polyuretanových pěn první patent. Při jejich přípravě se však vlivem silně exotermní reakce uvolňovalo nadměrné množství tepla, pěna se často pálila a samotný finální produkt byl znehodnocen. Boom polyuretanových pěn tak nastal až v padesátých letech 20. století, kdy se vylepšilo jejich složení a započala komerční výroba. Dnes mají polyuretanové pěny (dále PUR pěny) na trhu s polymerními pěnami dominantní postavení, a to především díky optimálnímu poměru ceny a výkonu, relativně snadné přípravě a vysoké strukturní variabilitě, která umožňuje připravit celou škálu materiálů od tvrdých izolačních pěn s uzavřenou strukturou pórů až po vysoce elastické porézní pěny.

Trocha chemie

Syntéza PUR pěn je založena na dvou hlavních reakcích (obr. 1). První, polyadiční reakce probíhá mezi alkoholem nesoucím dvě nebo více hydroxylových (–OH) skupin (tzv. polyolem) a polyisokyanátem nesoucím dvě nebo více isokyanátových (–N=C=O) skupin. Tato „gelující“ reakce vede k tvorbě uretanových vazeb a vytvoření chemicky zesítěné polymerní struktury (gelu). Proto se PUR pěny řadí mezi tzv. reaktoplasty (dříve termosety) – netavitelné, nerozpustné, a tedy i fyzikálně nerecyklovatelné polymery. Druhá, „vypěňovací“ reakce probíhá mezi polyisokyanátem a vodou a vzniká při ní močovinová vazba, a především plynný oxid uhličitý, zodpovědný za „vypěnění“ materiálu. Uvolněný oxid uhličitý ve vznikajícím polyuretanovém materiálu vytvoří uzavřené, otevřené nebo navzájem propojené póry dle požadavků na finální morfologii pěny (obr. 2). Oxid uhličitý vzniká během chemické reakce, proto je přidávaná voda považována za tzv. chemické nadouvadlo. Rychlá příprava probíhající za mírných podmínek je hlavním důvodem obliby PUR pěn – oproti jiným polymerním, především termoplastickým pěnám, které často vyžadují náročnější zpracovatelské technologie včetně intenzivního míchání složek, vysokotlakých a vysokoteplotních aparatur, přívodu plynů – nadouvadel apod.

Nyní vidíte 33 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
TÉMA MĚSÍCE: Plasty
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Chemie, Biologie

O autorovi

Hynek Beneš

Ing. Hynek Beneš, Ph.D., (*1978) vystudoval makromolekulární chemii na VŠCHT v Praze. V Ústavu makromolekulární chemie AV ČR se zabývá přípravou polyuretanů, studiem (bio)degradačního chování a chemickou recyklací plastů.

Další články k tématu

Malé, ale všudypřítomnéuzamčeno

Svět kolem nás je plný mikroskopických částic plastů. Najdeme je nejen ve vzduchu, ve vodě a v půdě, ale také v organismech rostlin, zvířat i...

Plasty kolem nás a v nás

„Řekni, kde ty plasty jsou, co se tady mohlo stát…,“ mohli by dnes zpívat Pete Seeger, Marlene Dietrichová nebo Marie Rottrová. Jen by to...

Jak vychytat mikroplastyuzamčeno

Mikroplasty jsou všude. Dokonce i v pitné vodě, ať už balené, nebo kohoutkové. Dobrá zpráva je, že už přicházíme na to, jak se jich zbavit.

I příroda má své plastyuzamčeno

Mnozí si pod pojmem plasty představí výhradně látky syntetického původu z ropy nebo uhlí, které sice představují materiál s vysokou užitnou...

Doporučujeme

Do srdce temnoty

Do srdce temnoty uzamčeno

Ladislav Varadzin, Petr Pokorný  |  2. 12. 2024
Archeologické expedice do severní Afriky tradičně směřovaly k bývalým či stávajícím řekám a jezerům, což téměř dokonale odvádělo pozornost od...
Vzhůru na tropický ostrov

Vzhůru na tropický ostrov

Vojtěch Novotný  |  2. 12. 2024
Výpravy na Novou Guineu mohou mít velmi rozličnou podobu. Někdo zakládá osadu nahých milovníků slunce, jiný slibuje nový ráj na Zemi, objevuje...
Je na obzoru fit pilulka?

Je na obzoru fit pilulka? uzamčeno

Stanislav Rádl  |  2. 12. 2024
U řady onemocnění se nám kromě příslušné medikace od lékaře dostane také doporučení zvýšit svoji fyzickou aktivitu. Lze ji nahradit „zázračnou...