Perspektívy vaječného odpadu

Pre väčšinu ľudí vajce predstavuje jedlo, najčastejšie praženicu. Vajce je však aj predmetom záujmu vedcov. Mechanochemici sa zaujímajú o tú jeho časť, ktorá pri príprave jedál končí v odpadkovom koši – o škrupinu a membránu pod ňou.

Detailný popis funkcie jednotlivých častí vajca ponecháme na biológov. Mechanochemici študujú najmä dve zložky jeho štruktúry nachádzajúce sa na vonkajšej strane – škrupinu a membránu. Nad nimi sa nachádza ešte najvrchnejšia povrchová vrstva  – kutikula, tá sa však už na vajciach predávaných v obchodoch nenachádza. Membrána je biela blana prilepená k škrupine z vnútornej strany vajca. Obe tieto vrstvy, membrána aj škrupina, končili v koši aj u nás doma, až dovtedy, kým som nenastúpil na doktorandské štúdium na Ústav geotechniky SAV v Košiciach, do oddelenia mechanochémie.

Netradičná chémia 

Stavba vtáčieho vajca

Mechanochémia je netradičná oblasť chémie využívajúca mechanickú energiu dodávanú do systému drobením materiálu – drvením alebo mletím. Týmto spôsobom možno materiál mechanicky aktivovať, t. j. nedochádza v ňom k chemickým zmenám, iba k zmene fyzikálnych vlastností, napríklad k nárastu špecifického povrchu a k zmenšeniu častíc. Drvením alebo mletím materiálu však možno vykonať aj chemické reakcie medzi jednotlivými zložkami zmesi vrátane takých, ktoré si za normálnych okolností vyžadujú extrémne podmienky, napríklad vysoká teplota alebo tlak. Mechanochemik namiesto tradičného chemického reaktora (t. j. kadičky alebo banky) využíva mlyn s mlecou komorou a guľami. Ide o sofistikované zariadenia, ktoré sa delia na rôzne typy podľa mlecieho režimu, napríklad planetárny, vibračný alebo trecí. Výhodou mechanochémie je environmentálne hľadisko, keďže sa v nej nevyužívajú toxické rozpúšťadlá a produkuje sa minimálne množstvo odpadu. Mechanochémia vznikla ako metóda na spracovania minerálov, v súčasnosti však už výrazne prenikla do viacerých odvetví. Či už ide o organickú alebo anorganickú chémiu, katalýzu, spracovanie odpadu, polyméry, syntézu liekov a ďalšie odvetvia.

Aplikácie mechanochémie, ilustrácia E. Boldyreva

Unikátne materiály

Vaječná škrupina a jej membrána sú unikátne materiály so širokým spektrom aplikácií. Niektoré možnosti využitia sú typické len pre škrupinu, iné iba pre membránu. Škrupinu možno využiť ako zdroj vápnika pre biokeramiku, napríklad ako implantáty na báze hydroxyapatitu (biokeramický materiál, hlavná neorganická zložka kostí a zubov), ako hnojivo či plnivo do rôznych kompozitných materiálov. Membrána sa využíva ako biotemplát (biologický materiál definovanej morfológie slúžiaci ako vzor a podložka zároveň) pre syntézu nanočastíc, ako biosenzor, na hojenie rán či pri špeciálnej aplikácii v zubnom lekárstve. Možno ju kúpiť aj vo forme tabliet ako komerčný liek na choré kĺby. Obe zložky možno využiť aj na čistenie vôd s obsahom toxických iónov ťažkých kovov alebo organických farbív. Ročná produkcia vaječného odpadu vo svete je okolo 50 000 ton a iba zlomok z neho sa efektívne využíva.

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 08/2018.

Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.

RNDr. Matej Baláž, PhD.
Oddelenie mechanochémie
Ústav geotechniky SAV v Košiciach

Na Ústave geotechniky SAV v Košiciach sa mechanochémii venujú už 50 rokov. Zameranie je širokospektrálne. Najprv išlo o mechanochemické spracovanie surovín po baníckej činnosti –najmä magnezitu. Neskôr sa výskum orientoval viac na sulfidy s aplikáciou v biomedicíne, solárnych článkoch či termoelektrických materiáloch.

Komentáre