Dokonalý skluz, dlouhá stopa v přírodě. PFAS a hledání řešení

Upravené stopy, ticho Jizerských hor, běžky kloužou téměř samy. Jenže právě tenhle dokonalý skluz má svou stinnou stránku. Látky, které desítky let pomáhaly běžkařům k lepším jízdním vlastnostem, totiž zůstávají v přírodě prakticky navždy.

Per- a polyfluorované látky, známé pod zkratkou PFAS, se dlouhodobě používaly v běžkařských voscích kvůli svým výjimečným kluzným vlastnostem – odpuzují vodu, nečistoty, jednoduše se po nich dobře klouže. Pro sport ideální kombinace. Pro životní prostředí už méně. Při lyžování se totiž mechanicky uvolňují do sněhu, odkud se při tání dostávají do půdy a vodních zdrojů.

Problémem je, že PFAS patří mezi takzvané věčné chemikálie. V přírodě se téměř nerozkládají, hromadí se v ekosystémech i v lidském těle a jsou spojovány s narušením hormonální rovnováhy, oslabením imunity a možnými karcinogenními účinky.

A právě tady začíná příběh, který má mnohem širší dopad než jen na běžkařské tratě.

CXI TUL: Dokonalý skluz, dlouhá stopa v přírodě. PFAS a hledání řešení

Jizerské hory jako laboratoř problému

Měření v Jizerských horách ukazují, že PFAS nejsou v Česku jen abstraktním chemickým pojmem. Objevují se ve sněhu, půdě, rostlinách, půdních organismech i ve vodě. Vědci prokázali jasnou souvislost mezi používáním fluorovaných vosků a znečištěním povrchových vod, které slouží jako zdroj pitné vody pro Liberec a Jablonec. Situaci dlouhodobě monitoruje RNDr. Jaroslav Semerád, Ph.D., z Mikrobiologického ústavu Akademie věd ČR, jehož práce ukazuje, že problém není hypotetický, ale velmi konkrétní.

Díky jeho monitoringu bylo zjištěno, že se nejvyšší koncentrace dlouhodobě objevují na nástupních místech běžkařských tras, například na bedřichovském stadionu. Právě zde byly vysoké hodnoty naměřeny u žížal, klíčových indikátorů zdraví půdy.

Dobrá zpráva? Problém lze výrazně zlepšit přechodem na bezfluorové vosky. A výkon běžkařů tím netrpí.

Jenže PFAS nejsou problémem jen sportu.

Z vody ven: jak CXI TUL hledá cestu, jak zkrotit PFAS

PFAS se používají nebo používaly v celé řadě výrobků: v nepřilnavých površích, outdoorovém oblečení, obalech na potraviny, hasičských pěnách, kosmetice či impregnacích. Výsledkem je globální kontaminace, která se dotýká nejen pitné vody.

A právě tady vstupuje do hry Ústav pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity v Liberci. Vědci zde hledají metody, jak z prostředí takové látky dostat.

Tým vědců v Liberci pracuje na materiálech založených na cyklodextrinech – přírodních oligosacharidech vznikajících enzymatickou degradací škrobu. Tyto molekuly mají unikátní strukturu: dutý váleček s hydrofobní kapsou, do které se mohou cíleně zachytávat právě vodu odpuzující látky, jako jsou PFAS.

Chytrá chemie místo drahých technologií

„Cyklodextriny dále modifikujeme tak, aby nesly pozitivní náboj. Tím zvyšujeme jejich přitažlivost k PFAS, které často nesou záporný náboj. Výsledkem jsou nerozpustné polymerní materiály, které PFAS nejen selektivně zachytí, ale lze je také mechanicky odstranit z vody,“ říká Pavlína Konopáčová z laboratoře nanochemie CXI TUL.

Jinými slovy: žádná složitá infrastruktura, žádné extrémní energetické nároky. Materiál, který do sebe nasává PFAS a dá se z vody odfiltrovat a znovu použít.

„Momentálně se soustředíme na optimalizaci syntézy tak, aby byla technologie snadno přenositelná do většího měřítka a ekonomicky udržitelná. Zároveň zvyšujeme její účinnost, stabilitu i možnost opakovaného použití,“ dodává Pavlína. Podobné principy se zkoumají po celém světě, ale kombinace cílení na PFAS a tvorby nerozpustných polymerů dává libereckému přístupu jasnou konkurenční výhodu.

CXI TUL: Dokonalý skluz, dlouhá stopa v přírodě. PFAS a hledání řešení

Od laboratoře ke stopě – a zpět

Výzkum běžkařských vosků pokračuje. Alternativy k fluorovaným voskům už existují, současně ale vznikají nové, účinnější a šetrnější varianty. Právě na jejich vývoji dnes pracují výrobci třeba i s CXI TUL.

„Naše firma vznikla kvůli zákazu fluorovaných vosků. Bylo to na popud Českého svazu biatlonu, kdy jsme potřebovali najít jejich náhradu. Po několika letech vývoje jsme teď ve fázi, kdy bychom mohli rozjet výrobu,“ vysvětluje Ing. Petr Tischer ze společnosti Titan Gliders, která spolupracuje s CXI TUL.

Na CXI TUL vědci pro Titan Gliders analyzují vlastní syntetizované přísady i konkurenční komerční vosky. Je to jako mít mapu i kompas zároveň – výroba ví, kam míří, a data potvrzují, že jde správným směrem.

Tischer zároveň upozorňuje, že řada výrobců se po zákazu fluorovaných sloučenin přesunula k jiným mikroplastům, například k derivátům polyetylenu, které mohou být pro životní prostředí podobně problematické. Tyto látky se navíc současnými kontrolními metodami obtížně detekují. Titan Gliders se proto soustředí na vývoj a syntézu materiálů ve spolupráci s Univerzitou Pardubice a na etiketách svých výrobků deklaruje heslo Fluor and Microplast Free.

„Spolupráce s CXI TUL se nám vyplatila jednoznačně. Víme přesně, kudy napřít síly, a bez takového zázemí bychom se jen těžko obešli. Navíc jsme díky tomu získali podporu, ať už ze strany českého biatlonu, Českého olympijského výboru nebo Libereckého kraje. Pro firmu, která začínala od nuly a byla financována z vlastních zdrojů, to má zásadní význam,“ doplňuje Tischer.

Kam s nimi?

„U starých vosků je důležité zmínit, že by se neměly používat, ale zároveň ani vyhazovat. Na skládkách by se z nich mohly PFAS znovu uvolňovat do prostředí. Mnohem lepší cestou je jejich odevzdání a výměna za bezfluorové alternativy,“ uzavírá Pavlína.

CXI TUL: Dokonalý skluz, dlouhá stopa v přírodě. PFAS a hledání řešení