VĚDA A VÝZKUM Foto: CATRIN UP leden/únor 2026 | A-Z ELEKTRO | 87 Český institut výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) Šlechtitelů 27, Olomouc Tel.: (+420) 585 634 973 E-mail: catrin@upol.cz www.catrin.com Facebook: https://www.facebook.com/CatrinUP Twitter: https://twitter.com/CatrinUP Peroxid vodíku je jednou z nejdůležitějších průmyslových chemikálií. Je hojně využíván nejen v chemickém průmyslu, ale také ve farmacii, medicíně, textilním průmyslu a technologiích úpravy vod. Trh s peroxidem vodíku se odhaduje na více než pět miliard USD ročně. Tradiční výroba látky je několikastupňový proces, který používá toxická organická rozpouštědla a je závislý na drahých katalyzátorech s palládiem. Vstupní chemikálie i odpadní produkty navíc mohou mít negativní vliv na zdraví a životní prostředí. „Naším cílem bylo připravit materiál, který dovolí efektivní, ekologickou a levnou výrobu peroxidu vodíku. Při vývoji takového fotokatalyzátoru jsme se inspirovali strukturou a chováním enzymů v lidském těle. Výsledkem je technologie, která nevyžaduje toxická organická rozpouštědla ani drahé vzácné kovy a využívá levný materiál na bázi uhlíku, dusíku a mědi, jenž funguje ve vodě pouze s použitím slunečního záření a vzdušného kyslíku,“ řekl Radek Zbořil, vedoucí výzkumných týmů CATRIN a CEET. Při vývoji nového fotokatalyzátoru napodobili čeští vědci funkci cytochromu c oxidázy – enzymu, který lidským buňkám umožňuje získávat energii přenosem elektronů na kyslík. K tomuto přenosu využívá atomy mědi ve své struktuře, a právě tento mechanismus odborníci odkoukali a využili. „Velmi přesně jsme napodobili chemické okolí kovů ve struktuře enzymu a na povrchu velmi malých uhlíkových nanočástic s fotokatalytickými vlastnostmi ukotvili atomy mědi. Právě mezi uhlíkovými nanočásticemi, atomy mědi a molekulou kyslíku dochází po ozáření světlem k velmi efektivnímu přenosu elektronů, který se podobá enzymatickému ději a dovoluje dosáhnout vysoké produkce peroxidu vodíku,“ doplnil první autor práce Lukáš Zdražil, který také působí v CATRIN a CEET. Udržitelná výroba peroxidu vodíku pomocí slunečního záření a vody je již několik let cílem vědeckých týmů na celém světě. Dosavadní výzkum ale zůstával spíše v akademické rovině, zejména s ohledem na používané drahé kovy a často složitou skladbu fotokatalyzátorů. Provedené laboratorní výzkumy navíc vedly k relativně nízké produkci peroxidu vodíku, která neobstála ve srovnání se stávající průmyslovou výrobou. „Náš nový fotokatalyzátor umožňuje až o dva řády vyšší produkci peroxidu vodíku v porovnání se všemi dosud publikovanými systémy, čímž se přibližujeme průmyslovým požadavkům. Materiál je navíc zcela netoxický, dobře recyklovatelný a opakovaně použitelný při výrobě,“ dodal Zdražil. České týmy se nyní soustředí na možnosti využití této technologie pro lokální chemickou výrobu v místě spotřeby. Například pro využití v místě válečných konfliktů nebo všude tam, kde není dostupná infrastruktura. Kombinace sluneční energie a materiálů napodobujících enzymatické systémy by však mohla přinést další slibné výsledky. „Věřím, že napodobení struktur a funkcí enzymů na bázi železa a mědi může směřovat k dalším zajímavým technologiím v chemickém průmyslu i farmacii, například při výrobě epoxidů, alkoholů nebo fenolů,“ uzavřel Zbořil. Práce oslovila i prestižní časopis Nature Communications. Ten ji publikoval v prosinci a jeho editoři výsledek ihned zařadili mezi 50 nejvýznamnějších vědeckých objevů roku. „Velmi přesně jsme napodobili chemické okolí kovů ve struktuře enzymu a na povrchu velmi malých uhlíkových nanočástic s fotokatalytickými vlastnostmi ukotvili atomy mědi.“ Lukáš Zdražil
RkJQdWJsaXNoZXIy Mjk3NzY=