1
Fakulta chemické technologie >>> 4 Fakulta potravinářské a biochemické technologie >>> 16 Fakulta technologie ochrany prostředí >>> 26 Fakulta chemicko-inženýrská >>> 36 Kvíz a zajímavosti >>> 42 Odpovědi na kvíz >>> 46
>>> Slovo úvodem Držíte v ruce brožuru, která Vám dá mnoho odpovědí na to, zda studovat chemii. Proč mnoho, když se dá odpovědět jedním slovem? Protože chemie je dnes tak mnohovrstevná a má tolik nových oblastí, které jsme si před pár lety nedokázali ani představit, že to těžko dokážete vy – rok, dva či tři před maturitou. A tak jsme se rozhodli její šíři Vám formou otázek a odpovědí alespoň trochu přiblížit. Že je jich zrovna 60, je dáno tím, že před několika měsíci VŠCHT Praha oslavila 60 let své samostatnosti. Otázek by mohlo být minimálně desetkrát víc, ale i tak bychom obsáhli jen část chemie, která je všude kolem nás a je samozřejmě i v nás. Takže položíme-li si onu výše zmíněnou otázku, zda studovat chemii, pak odpověď zní: „Samozřejmě ano!“ Ale odpovězte si sami po přečtení následujících stránek.
1
? ? ?
Vyplatí se studovat chemii, nebo třeba neméně obtížná práva? Vystudujete-li libovolný obor na některé ze čtyř fakult Vysoké školy chemicko-technologické v Praze, uplatníte se velmi dobře v českých firmách. Jste-li navíc světoběžník znalý cizích jazyků, splní se vám i nejsmělejší sny. Vypravíte se na druhý konec světa a získané zkušenosti tam snadno využijete v průmyslu nebo ve výzkumu – záleží jen na tom, co vás baví a zajímá. Chemie je totiž na celém světě stejná, kdežto se znalostí českého práva máte šanci prakticky jenom doma.
Co se naučím na VŠCHT? Jak se dělají chemické rozbory, připravují sloučeniny, měří se na přístrojích a podobně? Ano. Jeden každý student či studentka pozná během tří let bakalářského nebo pěti let magisterského oboru studia práci v laboratořích anorganické, organické a analytické chemie a dalších oborů. Naučí se používat nejrůznější přístroje a postupy, od klasických až po nejmodernější. Jenže naučit studenty mačkat tlačítka na přístrojích a počítat výsledky chemických rozborů není jediný, ani hlavní cíl výuky. V současné chemii i nejmodernější přístroj a nejmodernější metoda za několik let nenávratně zastará. Profesoři proto učí studenty učit se trvale novým věcem, chápat principy a souvislosti, umět používat nové přístroje a metody, pracovat s daty, kriticky hodnotit výsledky své práce, diskutovat o nich a přicházet s novými nápady.
Vážím si VŠCHT Praha jako respektované vysoké školy a baví mě chemie. Uplatním se však v regionu bez chemického průmyslu a výzkumu? Kvalifikace absolventů určitě není zaměřena příliš úzce. Naši pedagogové vychovávají univerzálně vzdělané bakaláře a inženýry, kteří se velmi dobře uplatní v nejrůznějších odvětvích průmyslu. Nemenší šance však mají i ve státní správě třeba 2
jako experti na problematiku ovzduší, skládkování, vodního hospodářství atd., ve zdravotnictví (specializovaná pracoviště magnetické rezonance, tomografie, laboratorní analýzy apod.), ve školství (výuka chemie), v potravinářských provozovnách (výroba potravin a kontrola jejich jakosti) a na mnoha dalších místech.
? ?
Říkáte, že chemie je cool. Ale proč se při jejím studiu klade takový důraz na matematiku? Prý na ní ztroskotá spousta studentů hned v prvním ročníku ... Matematika, a také fyzika jsou nezbytnou součástí základních chemických předmětů počínaje fyzikální a analytickou chemií a konče třeba chemickým inženýrstvím. Takže ano, bez znalosti základních postupů při řešení matematických úloh nelze úspěšně zvládnout ani studium chemie. Na druhé straně se v matematice nestuduje nic, co by se dále nevyužívalo v navazujících chemických a chemicko-inženýrských oborech. Je to tedy základ, na kterém se dále staví. A obává-li se někdo, že jeho středoškolské znalosti nejsou dostatečné, může si je doplnit v našem Ústavu matematiky. Šanci má prostě každý!
Podle názvu jednotlivých fakult Vysoké školy chemicko-technologické si lze alespoň obecně zvolit, která nejlépe odpovídá mým představám o mé chemické budoucnosti. A trochu konkrétněji ...? K lepší orientaci poslouží zajímavosti z oborů a oblastí, ve kterých působí jednotlivé fakulty. Zpracovaly je do podoby otázek a odpovědí; Fakulta chemické technologie se o ně dělí od strany 4, Fakulta potravinářské a biochemické technologie od strany 16, Fakulta technologie ochrany prostředí od strany 26 a Fakulta chemicko-inženýrská od strany 36. A na závěr (str. 42) ještě připojujeme malý kvíz. Správné odpovědi si ověříte na straně 46. 3
Fakulta chemické technologie
?
Do naší čtvrti natáhli optické kabely a slibují, že budeme mít několikanásobně rychlejší internetové připojení. Z čeho se takové kabely dělají a to se jimi opravdu vede světlo?
Pro přenos informace, tedy slavných jedniček a nul, se opravdu používá světelný paprsek. Vede se speciálním sklem zvaným vlnovodem. Je tak tenké, že ztratilo křehkost (dá se tedy ohýbat). Uprostřed optického kabelu je jádro, jež má díky jinému chemickému složení vyšší hodnotu indexu lomu. Jak světlo však dělit, vypnout-zapnout, popř. převést na elektrický signál – prostě jak je ovládat? Do optického obvodu je nutné zařadit optickou součástku, strukturu, optický člen.
planární vlnovod
kanálkový vlnovod
x
vnější prostředí θ
optické vlákno
z vlnovodná vrstva
podložka
Schéma šíření optického záření v planárním optickém vlnovodu 6
?
Jak fungují LED diody a jak se liší vznik světla v nich od vzniku světla v klasických žárovkách?
V klasických žárovkách se průchodem proudu rozžhavilo kovové vlákno na tak vysokou teplotu, že začalo svítit. Proto muselo být umístěno ve skleněné baničce, ve které nebyl vzduch, aby neshořelo. A také proto se žárovka při svícení zahřívala a většinu dodané energie přeměnila na teplo a jen malou část na světlo. LED diody (Light Emitting Diodes, diody vyzařující světlo) jsou ze speciálních materiálů, svítí při průchodu proudu. Nepotřebují tedy ani ochrannou skleněnou baničku, ani pro vyzařování světla nepotřebují vysokou teplotu, mají proto výrazně nižší ztráty energie a delší životnost než klasické žárovky.
?
Opravdu lze vést elektrický proud beze ztrát?
Běžné kovové vodiče vždy vykazují při průchodu elektrického proudu odpor. S klesající teplotou se zmenšuje, avšak ani při velmi nízkých teplotách nedosáhne nulové hodnoty.
Levitace magnetu nad supravodičem (zdroj: http://asmarterplanet.com/ blog/2011/04/high-temperature-superconductivity-a-breakthrough-thats-beginning-to-pay-off.html)
7
Speciální materiály, zvané supravodiče, se vyznačují jedinečnou vlastností – pokud se dostatečně ochladí, jejich elektrický odpor klesne na prakticky neměřitelnou hodnotu, takže dochází k bezeztrátovému vedení proudu. Nevýhodou těchto materiálů je velmi nízká teplota tohoto tzv. supravodivého přechodu. Aby se daný materiál stal supravodivým, je nutno jej ochladit hluboko pod bod mrazu. Kovové supravodiče se musí chladit kapalným heliem (–269 °C), materiály s nejvyšší dosaženou teplotou supravodivého přechodu se chladí kapalným dusíkem (–196 °C). Právě nutnost neustálého chlazení pro zachování supravodivosti je důvodem, proč se tyto materiály ještě masově nevyužívají pro vedení elektrického proudu. Díky svým dalším elektrickým a magnetickým vlastnostem však supravodiče využití mají: např. jako silné elektromagnety v urychlovačích částic nebo medicínských přístrojích (např. počítačový tomograf – CT).
Teplotní závislost elektrického odporu kovového a supravodivého vodiče (zdroj: http://www.fzu.cz/ popularizace/ supravodivost-a-levitace)
8
?
Zvýšený výkon obnovitelných zdrojů elektrické energie zapojených do distribuční sítě významným způsobem ohrožuje stabilitu zásobování energií. To se v uplynulých letech několikrát projevilo akutním nebezpečím tzv. blackoutu. Může chemie přispět k řešení tohoto problému?
Jistě. V současnosti se intenzivně hledají způsoby, jak uchovat elektrickou energii získanou v obdobích nadprodukce a jak ji vracet do sítě (rekuperace) v době jejího nedostatku. Jedním z nejvážnějších kandidátů pro splnění tohoto úkolu je tzv. vodíkové hospodářství vycházející z uložení přebytků elektrické energie do chemické energie vodíku prostřednictvím elektrochemického rozkladu vody. Takto uloženou energii lze převést zpět na elektrickou například v elektrochemických palivových článcích či vodíkových spalovacích motorech.
?
Jak nám fotokatalýza může usnadnit život?
Fotokatalýza je jev, při kterém dochází na speciálních materiálech, tzv. fotokatalyzátorech, k oxidativnímu odbourávání různých, nejčastěji pak organických látek. Výsledným produktem fotokatalýzy jsou neškodné anorganické látky, jako je voda, oxid uhličitý a anorganické soli. Fotokatalytické procesy se mohou používat všude tam, kde je nezbytné odstranit škodlivé organické látky, jako je např. čištění odpadních vod a plynů z chemických výrob. Tento jev je také s výhodou využíván v tzv. samočisticích nátěrech, které odbourávají nečistoty organického původu a zachovávají si tak po delší dobu původní vzhled. Fotokatalyzátory se v poslední době stále více uplatňují i v čističkách vzduchu a klimatizacích, kde nejen že odstraňují nebezpečné těkavé organické látky, ale navíc eliminují pachy a jsou schopné čistit vzduch i od virů a baktérií.
?
Co je to „nerez“?
Nerez je hovorové označení, správným označením je korozivzdorná ocel. Jedná se o materiál na bázi železa s přísadou nejméně 12 hmotnostních procent chrómu. Takový obsah stačí, aby se povrch předmětu pokryl na vzduchu či ve vodním prostředí velice tenkou vrstvou na bázi oxidu 9
(Fe,Cr)3O4, která má tloušťku menší než 10 nanometrů a je pouhým okem nepostřehnutelná. Tato pasivní vrstva blokuje povrch oceli proti dalšímu rozpouštění. Korozivzdorná ocel tedy koroduje, ale naprosto zanedbatelnou rychlostí.
?
Nanomateriály znamenaly koncem 20. století průlom v chemických, stavebních i medicinálních technologiích. Nepředstavují však riziko pro životní prostředí?
Nanočástice produkované lidskou činností, například spalovacími procesy, se v životním prostředí vyskytují již stovky let a s rostoucím využíváním nanotechnologií jejich množství stoupá. Hrozbu pro životní prostředí umocňují právě fyzikálně-chemické vlastnosti, které dávají nanočásticím jejich výjimečnost – chemické složení a množství, velikost, tvar a povrchové vlastnosti. Je známé, že v porovnání s „velkými“ částicemi o velikosti > 100 nm se určité nanočástice snáze inhalují a způsobují poškození plic. Nanočástice také dokáží proniknout do nitra buněk, kde se ukládají blízko mitochondrií a buňku tak zahubí. Příkladem „rizikových“ produktů jsou např. nanočástice stříbra (Ag+), které slouží jako antibaktericidní a protipachové činidlo, pigmenty TiO2 v opalovacích přípravcích nebo uhlíková nanovlákna využívaná v elektronice, farmacii a optice. Odhad rizik spojených s aplikací nanomateriálů a dlouhodobá prognóza jejich vlivu na životní prostředí však v celosvětovém měřítku pokulhává za rychlým vývojem nanotechnologií.
?
Jak byla zjištěna struktura DNA, molekuly tvořící základ života?
V padesátých letech minulého století byly připraveny krystaly molekuly DNA. Krystaly mají schopnost ohýbat a rozptylovat rentgenové záření. Na základě analýzy intenzity rozptýleného záření lze zjistit pozice atomů ve zkoumaném krystalu. Struktura DNA byla stanovena právě analýzou ohybu RTG záření na těchto krystalech. Francis Crick, James Watson a Murice Wilkins za tento výzkum v roce 1962 obdrželi Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu. 10
Takzvaná RTG strukturní analýza se pro stanovování vnitřní struktury krystalů používá doposud. Díky této metodě byla stanovena prostorová 3D struktura dalších zajímavých molekul, například hemoglobinu, ribozomů nebo celých krystalů virů. Touto metodou lze zkoumat jak velké biologicky zajímavé molekuly, tak i anorganické látky a minerály.
?
Vyvíjejí se na VŠCHT katalyzátory pro průmyslové použití?
Ano. Heterogenní, homogenní a enzymové katalyzátory nacházejí uplatnění v organickém i anorganickém chemickém průmyslu, při výrobě paliv, potravin, v ochraně životního prostředí a jinde. Dnes se katalyzátory používají při výrobě 90 % veškerého zboží. Za největší úspěch lze považovat technologii anilinu, která byla zakoupena a úspěšně realizována v Japonsku.
?
Co jsou to léčiva s prodlouženým uvolňováním?
V poslední době se objevuje řada přípravků pro perorální podání, u kterých je deklarováno tzv. prodloužené (prolongované) uvolňování. Můžeme se rovněž setkat s řadou anglických názvů jako např. „prolonged release“, „sustained release“ (SR), či „controlled release“ (CR). Tato léčiva umožňují dlouhodobě udržet konstantní množství léčivé látky v našem těle, což má řadu pozitivních důsledků, jako je např. pokles intenzity nežádoucích účinků a především prodloužení časového intervalu, ve kterém je potřeba léčivo podávat. Stačí tak třeba brát jednou denně tabletu s prodlouženým uvolňováním místo klasické tablety podávané 3× denně. U perorálních lékových forem se používají především tzv. matricové tablety, které postupně procházejí trávicím traktem a uvolňují léčivou látku, či různé způsoby obalování tablet, případně i menších částic, které se následně plní do želatinových tobolek. Nově se v této oblasti uplatňují i tzv. mukoadhezivní tablety. 12
c v krevní plazmě
Množství léčivé látky v organismu po podání běžné tablety 3× denně (černá) a po podání tablety s prodlouženým uvolňováním 1× denně (červená). t
?
Z čeho je složeno naše tělo?
Z více než dvaceti chemických prvků. Nejhojnější prvek v našem těle je kyslík. Jeho sloučenina s vodíkem je voda, která tvoří více než 2/3 naší hmotnosti. Druhý prvek, kterého máme v těle nejvíce, je uhlík. Obsahují ho tři typy životně důležitých sloučenin: cukry, tuky a bílkoviny. Naše tělo obsahuje rovněž značné množství vápníku a fosforu a také asi dvě plné lžíce síry. V těle najdeme ještě menší dávku železa, takovou, že by se z ní mohl vyrobit nejméně dvoucentimetrový hřebík, a dále asi 30 gramů jiných kovů.
kyslík 65 % uhlík 18,5 % vodík 9,5 % dusík 3,3 % vápník 1,5 % fosfor 1 % různé prvky 1,2 %
13
?
Jak lepidlo spojuje dva předměty?
Lepidla obsahují chemikálie, které se po nanesení přizpůsobí povrchu předmětu a proniknou i do nejmenších pórů plochy, kterou chceme přilepit. Když se obě plochy spojí, lepidlo ztuhne a drží obě části u sebe. Chemické látky v lepidle se skládají z mikroskopických částic, molekul. Dostanou se tedy i do těch nejmenších otvorů na plochách, na něž jsme je nanesli. Tam se spojí s molekulami ploch. Spojí se tak i obě plochy, jakmile přijdou do styku. Některé molekuly mají přilnavou sílu větší než jiné. Rozeznáváme různé druhy lepidel, například na železo, dřevo apod.
?
Proč se vlhké předměty lesknou?
Protože odrážejí téměř všechno světlo, které na ně dopadá. Hrbolatý povrch se zdá naopak tmavší, protože jeho četné nerovnosti pohlcují světlo. Je-li však nerovný povrch vlhký, voda zaplní prohloubeniny a povrch dostává hladký, lesklý vzhled. Hladký povrch odráží všechny světelné paprsky, které na něj dopadají, ve stejném směru.
?
Na které fakultě v České republice byla zahájena výuka technologií restaurování a konzervování objektů kulturního dědictví nejdříve?
Na Fakultě chemické technologie VŠCHT Praha v roce 1974 formou studijního zaměření Technologie konzervace a restaurování památek.
?
Jaké jsou hlavní úkoly technologického výzkumu v oblasti restaurování a konzervování objektů kulturního dědictví?
Studium mechanismů poškození materiálů objektů kulturního dědictví. Ověření vlastností materiálů a prostředků používaných při konzervování a restaurování. 15
Fakulta potravinářské a biochemické technologie
?
Jak poznám zdravé a nezdravé potraviny?
Místo zdravé a nezdravé potraviny by bylo lépe rozlišovat zdravá a nezdravá množství při konzumaci jednotlivých potravin. Jako vodítko může posloužit tzv. výživová pyramida, která nám doporučuje větší konzumaci cereálií, ovoce, zeleniny a menší konzumaci masa, mléka, soli, cukru, tuků.
?
Jaké nebezpečí hrozí z potravin obsahujících chemikálie jako éčka a pesticidy?
Takzvaná éčka neboli aditivní látky jsou přidávána do potravin záměrně, v povoleném množství a řada z nich má i prospěšný charakter, i když některá jsou považována za riziková. Jako éčko je označován například i vitamin B2 (E101) nebo vitamin C (E300). Pokud jde o pesticidy, při dodržení správné agrotechnické praxe nehrozí konzumentovi nebezpečí – také si můžeme kupovat biopotraviny, tedy produkty neošetřované pesticidy. Obecně lidé přeceňují hrozbu chemikálií, zatímco daleko větší zdravotní rizika plynoucí ze špatné skladby stravy a mikrobiální kontaminace potravin podceňují.
?
Je pravda, že potraviny jsou všeobecně zamořeny škodlivými průmyslovými látkami?
V potravinách se mohou vyskytovat různé průmyslové kontaminanty, které pocházejí ze životního prostředí, technologických zařízení a obalů. V běžné praxi je jejich výskyt minimální, ale pokud se při kontrole potravin zaznamená nějaký zvýšený nález, řeší se v Evropské unii prostřednictvím systému Rychlého varování pro potraviny a krmiva (RASFF) stažením potravin z oběhu a následným zjištěním zdroje kontaminace. 18
?
Jak náročná je analýza potravin z hlediska zkušeností analytika a přístrojového vybavení?
Přestože jsou v analýze potravin neustále aplikovány nejnovější trendy vývoje přístrojové a počítačové techniky, role zkušeného analytického chemika je nenahraditelná. Potraviny patří ke komplikovaným biologickým materiálům, které vedle sledovaných sloučenin obsahují i mnoho dalších látek rušících při analýze. Z toho důvodu existují různé metody využívající izolační, separační a detekční principy pro maximální zajištění kvality výsledků měření. Jejich studium a následná praktická aplikace vyžadují náročnou přípravu, kterou absolvují studenti v našich studijních programech.
?
Kde studovali sládci českých pivovarů?
Většina vystudovala VŠCHT na Ústavu kvasné chemie a bioinženýrství (nyní Ústav biotechnologie). Dnes působí absolventi v českých i zahraničních pivovarech (např. v Kanadě a Švýcarsku). V zahraničních pivovarech působí i zahraniční absolventi naší školy (Vietnam, Etiopie, Laos, Německo).
?
Kde se během studia učili vařit pivo?
Ústav biotechnologie provozuje čtvrtprovozní pivovar. V prostorách pivovaru jsou dva technologické celky: klasická čtyřnádobová měděná varná souprava z roku 1965, dvounádobová nerezová varna s měděným oplášťováním dodaná firmou Pivo-Praha v roce 2010. V pivovaru se učí studenti oboru biotechnologie vařit pivo, vyvíjejí se tu nové výrobky a pořádají se zde kursy vaření piva pro zájemce z komerční sféry. 20
?
Co dává studentům obor technologie potravin?
Seznámí se se surovinami, ze kterých se potraviny vyrábějí, i s vlastními procesy při výrobě a skladování potravin, s hodnocením kvality a zdravotní nezávadnosti a nutriční hodnoty hotových výrobků i se zásadami distribuce a prodeje potravin. Odbornou praxi absolvují ve špičkových potravinářských provozech a témata bakalářských a diplomových prací často úzce souvisí s provozní problematikou. Mohou při tom navázat bezprostřední kontakty s potravinářskými firmami a najít budoucí zaměstnání. Ve firmách nejrůznější velikosti a typu se uplatní na všech stupních přípravy, výroby, skladování, kontroly kvality a distribuce potravin, místo mohou nalézt také ve státních kontrolních institucích.
?
Jaký je rozdíl mezi theinem a kofeinem?
Oba názvy přestavují jednu a tutéž sloučeninu, 1,3,5-trimethylxanthin. Historicky je však thein používán ve spojení s čajem a kofein s kávou. Tato molekula se v lidském těle chová jako stimulátor centrálního nervového systému a snižuje proto únavu. V porovnání s jinými nápoji, které obsahují kofein (káva, kolové nápoje), se kofein obsažený v čaji absorbuje pomaleji, což je dáno především přítomností řady antioxidantů. Průměrný obsah kofeinu v jednom šálku kávy je přibližně 80 mg, v dekofeinované kávě 5 mg, v instantní kávě až 90 mg. Běžný šálek čaje pak obsahuje asi polovinu až třetinu kofeinu ve srovnání se šálkem kávy stejné velikosti.
?
Stačí omýt jablko, abych je zbavil veškerých pesticidů?
Zde je jednoznačná odpověď: NE! Během pěstování ovoce je v dnešní době již skoro neodmyslitelné používání pesticidních přípravků, které brání napadení různými škůdci. Řada používaných pesticidů je přítomna nejen na povrchu ovoce, ale také uvnitř plodu. Z tohoto důvodu je často prováděn monitoring výskytu reziduí pesticidů u řady potravinářských surovin a produktů s cílem chránit konzumenta před zvýšenou expozicí těmto kontaminantům. 21
?
Co je minimálně opracovaná zelenina nebo ovoce?
Produkt, který se svým charakterem a kvalitou blíží čerstvým produktům, avšak má prodlouženou dobu trvanlivosti, při zajištění mikrobiální stability a zachování dobré nutriční a senzorické kvality. Aby se zabránilo nežádoucímu pomnožení mikroflóry a fyziologickým změnám, používají se vybrané fyzikální a chemické metody ošetření a výroba nezahrnuje žádný technologický zákrok, který by zajistil úplnou inaktivaci přítomných mikroorganismů. Celý proces výroby musí být zvládnut natolik, aby se zajistila zdravotní nezávadnost finálního výrobku. Pro tento druh výrobků se v České republice často používá legislativní termín „upravená chlazená čerstvá zelenina“. Lze se setkat i s pojmy „minimálně opracovaná zelenina“ nebo ,,zelenina v salátové úpravě“. V angličtině se mluví o „minimally processed vegetables“, „fresh-cut vegetables“ či „pre-cut vegetables“. Ve francouzštině se vžil termín „4ème gamme“, u našich německých sousedů zase termín „Küchenfertig zubereitete Frischsalate“.
?
Jaká je správná definice masa?
Původní definice pojmu maso, která byla vypracována pro účely hygieny a ochrany veřejného zdraví, definuje maso jako veškeré části živočichů vhodné k lidské spotřebě. Tato definice však neinformuje spotřebitele o skutečné povaze masného výrobku. Nová s účinností od roku 2003 definuje maso jako kosterní svalstvo druhů savců a ptáků uznaných za vhodné k lidské spotřebě, s přirozeně obsaženou nebo přilehlou tkání, pokud celkový obsah tuku a pojivové tkáně nepřekračuje povolené hodnoty a pokud maso tvoří složku jiné potraviny.
?
Jak lze zjistit přítomnost rostlinných surovin v masných výrobcích?
V současné době se ve výrobě masných výrobků používají rostlinné preparáty převážně ze sóji, pšeničné a rýžové mouky. Jsou však kategorie masných výrobků, kde je přídavek rostlinných surovin zakázán. Jedná se například o výběrovou šunku či šunku nejvyšší kvality. Každá rostlinná surovina obsahuje určité množství látek, tzv. markerů, které jsou pro ni typické. Na základě stanovení těchto látek je tedy možné zjistit přítomnost daného rostlinného materiálu. 23
?
Je možné si otestovat doma zakoupený masný výrobek na obsah rostlinných surovin?
Nejjednodušší metodou detekce je barevná reakce jodu se škrobem, pocházejícím z rostlinné suroviny. Stačí k tomu jodová tinktura nebo Lugolův roztok (vodný roztok jódu a jodidu draselného), kterými se potře povrch např. šunky. Objeví-li se na povrchu šunky modrofialové zbarvení, je v šunce přítomen škrob, a tedy přidaná rostlinná surovina.
?
Co je to ULO sklad?
Sklad se sníženým obsahem kyslíku (Ultra Low Oxygen), kde lze skladovat vybrané ovocné druhy po dlouhou dobu, aniž by se výrazně změnila jejich kvalita. Nízký obsah kyslíku totiž snižuje dýchání ovoce, jež pak stárne pomaleji. Obsah kyslíku ve skladu je cca 1 % a obsluha proto musí používat dýchací přístroje.
?
Co znamená od „vidlí k vidličce“?
Toto sousloví vyjadřuje přístup, kdy se na výrobu potravin pohlíží komplexně s vědomím, že nelze opomenout žádný článek výrobního procesu. Při produkci potravin je tedy potřeba brát v potaz zemědělskou prvovýrobu, skladování surovin, samotnou výrobu potraviny, skladování vyrobených potravin a jejich distribuci.
?
Pod pojmem konzervace potravin si představuji zavařování ovoce a použití „éček“ v potravinách, které není právě moc populární. Co tedy na konzervaci potravin ještě zkoumáte?
Současné metody směřují k uchovávání potravin takovým způsobem, který co nejméně poškozuje žádoucí vlastnosti konzervované potraviny, jako jsou chuť, vzhled, struktura nebo 24
obsah látek důležitých pro lidské zdraví. Zpravidla se používají kombinace velmi šetrných, ale samostatně ne dosti účinných postupů, jako je chlazení, jemné tepelné opracování, použití speciálních obalových materiálů nebo využití produktů mléčných bakterií. Předmětem současného výzkumu v naší oblasti je ale i opracování potravin za velmi vysokých tlaků nebo využití nových poznatků o účincích nízkoteplotního plazmatu na mikroorganismy.
?
Má smysl studovat biologické discipliny na chemické škole?
Chemie byla díky svému unikátnímu postavení spojujícímu vědy o neživé přírodě s biologickými vědami dlouhou dobu označována jako „ústřední věda“. I proto je v dnešní době jen velmi obtížné definovat hranice moderní (čisté) chemie, protože se již neomezuje jen na studium atomů, iontů a malých molekul. Moderní disciplíny, jako jsou materiálové vědy, nanotechnologie, ochrana životního prostředí, a samozřejmě i biologie a zejména molekulární, mají své pevné kořeny v klasické chemii, jakkoliv tyto disciplíny dnes jen těžko budeme považovat za tradiční. Významným aspektem dnešních věd o živé přírodě je využití řady metod a přístupů, které mají svůj původ v čistě chemických vědách. Kombinace kvalitního chemického vzdělání a „citu“ pro chemii se vzděláním v biologických vědách, jak je poskytuje VŠCHT, je základem vysoké kvalifikace s interdisciplinárním nadhledem a příslibem úspěšného uplatnění.
?
Tedy právě na této fakultě se ví o potravinách naprosto vše?
Získáte tu podrobné informace o výrobě potravin a jejich složení i o jejich analýze, zdravotní nezávadnosti, kvalitě a falšování. Seznámíte se i se základy výživy, významem jednotlivých potravin pro lidskou výživu i s tím, jak připravovat pokrmy, aby byly nejen chutné, ale měly i vysokou výživovou hodnotu a byly bezpečné. 25
Fakulta technologie ochrany prostředí
?
Jak se bude vyvíjet světová spotřeba energie, a jak se na jejím zajištění budou podílet fosilní paliva, resp. obnovitelné zdroje energie?
V letech 2010–2030 se očekává růst světové spotřeby energie v průměru o 1,6 % ročně, což povede k nárůstu její celkové spotřeby za tato dvě desetiletí o 32 %. Rozhodující podíl na tom bude mít vzestup spotřeby především v Číně, Indii a rozvojových zemích. Očekává se, že obnovitelné zdroje si udrží mírně vzestupnou tendenci, ale jejich příspěvek k celosvětové spotřebě energie v roce 2020 jen stěží překročí 10 % podílu fosilních paliv. Do roku 2030 budou tedy při zajištění světové spotřeby energie hrát fosilní paliva stále ještě hlavní roli. Odhaduje se, že světová těžba ropy bude kolem roku 2020 vrcholit, a potom nastane období, ve kterém by již měla trvale klesat. Tato „třetí ropná krize“ nebude způsobena tím, že by státy OPEC těžbu ropy spekulativně omezovaly, ale skutečným nedostatkem této strategické suroviny. Během dalších desetiletí budou úlohu hlavní energetické suroviny postupně přebírat uhlí a zemní plyn, přičemž z ekologických a ekonomických důvodů bude nejprve preferován zemní plyn.
?
Jaké trendy čekají výrobu biopaliv pro použití v dopravě?
Odborná veřejnost i vládní reprezentace většiny vyspělých zemí vkládají velké naděje do biopaliv tzv. druhé generace vyráběných z odpadní biomasy. Tato biopaliva mají mít oproti současným palivům tzv. 1. generace vyráběným ze zemědělských plodin vyšší obsah energie, lepší kvalitu i kompatibilitu s pohonnými hmotami na ropné bázi, příznivější celkovou ekologickou bilanci, a neměla by také tolik konkurovat potravinové produkci. Mezi základní biopaliva 2. generace lze zařadit bioetanol vyráběný z lignocelulózy, dále kvasný biobutanol, a především syntetická biopaliva vyráběná tzv. BTL (Biomass to Liquids) technologií. K biopalivům 2. generace se řadí také bioplyn. Přechod ke druhé generaci biopaliv je podle odborníků klíčový, jinak hrozí pokračující strmý růst cen obilovin a kukuřice, a následně i cen masa a mléčných výrobků. Produkce biopaliv z nezemědělských a odpadových surovin, která je však teprve v počátcích, převážně ještě ve fázi demonstračních projektů, bude vyžadovat vy28
soké investice. Studijní obor Alternativní energie a životní prostředí kladoucí důraz na obnovitelné zdroje energie, energetické využití biomasy a alternativních pohonných hmot včetně biopaliv v dopravě se studuje na VŠCHT.
?
Existují nekonvenční zdroje fosilního uhlíku náhradou za tradiční fosilní paliva?
Kromě ropy, zemního plynu a uhlí, tj. konvenčních zdrojů fosilního uhlíku, se v zemské kůře nacházejí v obrovském množství ropné písky (oil sands), extra těžké ropy a kerogenní horniny (oil shale). Zásoby bitumenu obsaženého v ropných píscích se odhadují na 530 Gt, což cca třikrát převyšuje ověřené těžitelné zásoby konvenční ropy. Také zásoby extra těžké ropy, které dosahují 340 Gt, jsou mnohem větší než zásoby konvenční ropy. Bitumen se těží a zpracovává ve stále větším rozsahu hlavně v Kanadě. Také těžba extra těžké ropy (hlavně ve Venezuele) se postupně zvyšuje. Množství syntetické ropy získatelné z různých druhů kerogenních hornin dosahuje téměř 700 Gt. Zpracování kerogenních hornin je ale zatím malé, většinou nerentabilní, nebo nesplňuje ekologické standardy vyspělých států. Rostoucí spotřeba a cena ropy spolu s technologickým pokrokem povedou k většímu uplatnění alternativních fosilních paliv. V blízké budoucnosti se uplatní zejména paliva vyrobená z bitumenu a extra těžké ropy, a později i paliva vyrobená z kerogenních hornin. Jako jediná vysoká škola v republice otevírá VŠCHT obor Chemie a technologie paliv a prostředí zaměřený na komplexní zpracování a využití konvenčních i nekonvenčních zdrojů fosilního uhlíku. Absolventi se uplatňují jako specialisté na zpracování a využití ropy, uhlí, zemního plynu a alternativních paliv.
?
Studuje se u vás ekologie?
Ekologie je velmi širokou vědní disciplínou zabývající se, ve zjednodušeném náhledu, vztahy mezi organismy a jejich přirozeným prostředím a také vzájemnými vztahy mezi organismy. Ekologie je dále disciplínou mezioborovou a svými poznatky poskytuje základ pro široké spektrum praktických aplikací. Na VŠCHT ji lze studovat jako jeden z teoretických předmětů, 29
jejž si zájemci zapisují v nižších ročnících studia; každoročně ji úspěšně absolvuje stovka studentů. Pro zájemce zaměřující se na technickou chemii se ekologie specificky nabízí v takové podobě, která obráží potřeby navazujících specializačních předmětů. Důraz se tak klade například na přednášky věnující se biosféře, biogeochemickým cyklům, jednotlivým složkám životního prostředí a v neposlední řadě vztahu člověka k životnímu prostředí.
?
Jak se v České republice zpracovává komunální odpad?
Na jednoho obyvatele připadá ročně přibližně 300 kg tuhého komunálního odpadu, což je v EU téměř nejméně. Za dnes nejvýhodnější strategii se považuje kombinace separovaného sběru s recyklací shromážděných složek, aerobní či anaerobní zpracování organického podílu komunálního odpadu a spalování či skládkování zbývajícího podílu. Dlouhodobým cílem většiny členských zemí EU je eliminace přímého ukládání komunálního odpadu na skládky; dosáhlo toho několik málo zemí, například Německo. Česká republika si v tomto směru nestojí příliš dobře – v současné době se zhruba 80 % veškerého komunálního odpadu vozí na skládky a v zemi fungují pouze tři spalovny komunálního odpadu. V řadě technických i manažerských činností souvisejících se zpracováním komunálního odpadu se dlouhodobě uplatňují naši absolventi.
?
Co vyjadřuje pojem „ekologická zátěž“?
Za ekologickou zátěž (někdy také ekologickou újmu nebo ekologickou škodu) považujeme kontaminaci horninového prostředí, která vznikla nešetrným nakládáním s kontaminujícími látkami. V České republice bylo identifikováno přibližně 7 000 lokalit nesoucích ekologickou zátěž, přičemž naprostá většina těchto zátěží vznikala v minulosti dlouhodobou akumulací kontaminujících látek. Odstranění těchto látek z horninového prostředí představuje zpravidla velký technický problém a na sanaci ekologické zátěže vždy musí spolupracovat odborníci z různých technických odvětví, mezi nimiž mají nezastupitelné místo inženýři chemie, nezřídka s diplomem naší školy. 31
?
Co je to eutrofizace vodních toků?
Proces, který výrazně zhoršuje kvalitu povrchových vod. Vyvolává ho zvyšování koncentrace živin, zejména dusíku a fosforu. Rozlišujeme přirozenou eutrofizaci (hlavním zdrojem je výplach těchto živin z půdy a rozklad mrtvých organismů) a eutrofizaci způsobenou lidskou činností. Jejím důsledkem je nejprve přemnožení vodních mikroorganismů, zejména sinic a řas a posléze, po jejich masovém odumírání a rozkladu, nedostatek kyslíku ve vodě a následný úhyn ryb a dalších organismů. Následný výzkum hledá cesty, jak předcházet eutrofizaci omezením znečištění vod a vyvíjením technologií, které efektivně odstraňují dusík a fosfor z odpadních vod.
?
Jak energeticky náročné je čištění odpadních vod?
Na celkové spotřebě energie v rozvinutých zemích asi třemi až pěti procenty. Poslední výzkumy, na kterých se významně podíleli i naši vědci, dokládají, že umíme navrhnout technologie umožňující vyrábět energii z organického znečištění odpadních vod a čištění odpadních vod včetně komunálních pak může být energeticky soběstačné nebo dokonce může energii i produkovat.
?
Proč se o vodě mluví jako o strategické surovině?
Nedostatek pitné vody je globálním problémem lidstva. Jestliže dnes žije 8 % světové populace v zemích, kde se projevuje silný nedostatek pitné vody a dalších 25 % v zemích, kde je situace jen o málo lepší, dá se očekávat, že v roce 2025 budou žít v zemích s vážným nedostatkem pitné vody dvě třetiny lidí. Dostupné pitné vody přitom stále ubývá – ve srovnání s rokem 1950 poklesly její stavy na méně než polovinu. 32
?
Kolik vzduchu vdechne a vydechne člověk za jeden den? Jak se liší složení vdechovaného a vydechovaného vzduchu?
Běžná dechová frekvence činí 16 nádechů za minutu, jeden nádech činí v průměru 0,5 litru vzduchu, z toho vyplývá, že za minutu spotřebujeme 8 litrů vzduchu a za hodinu 480 litrů, tedy téměř půl kubíku. Za jeden den činí potom suma spotřebovaného vzduchu 11 520 litrů, tedy zhruba 11 a půl kubických metrů vzduchu. Vdechovaný vzduch obsahuje 21 % kyslíku a 0,037 % oxidu uhličitého (plus nereaktivní složky dusík a argon), vydechujeme 16 % kyslíku a 4 % oxidu uhličitého.
?
Jaký je rozdíl mezi troposférickým a přízemním ozónem?
Troposférický ozón působí blahodárně: zachycuje kosmické a UV záření; přízemní ozón působí negativně: poškozuje biosféru a podporuje korozi konstrukcí.
?
Kolik jaderných reaktorů se nachází v Praze a jejím okolí?
Celkem tři. Školní reaktor Vrabec-1 mají na Fakultě jaderné a fyzikálního inženýrství ČVUT v Praze Tróji. Další dva – LR0 a LVR-15 – se nacházejí v Centru výzkumu v Řeži u Prahy.
?
Co si vaši vědci myslí o jaderné energetice?
V současné době je nedílnou součástí energetického portfolia České republiky. Z největší části se elektrická energie v ČR vyrábí v tepelných elektrárnách (v našem případě 34
hlavně uhelných), dále z jaderných zdrojů a nejmenší část z alternativních zdrojů energie. Ani v budoucnosti se pravděpodobně nebudeme schopni bez jaderné energetiky obejít, a nebylo by to ani racionální. Samozřejmě je zapotřebí zvyšovat její bezpečnost, efektivnost a bezpečnost v nakládání s odpady. Na druhé straně, alternativní zdroje energie jsou dnes skutečně jen alternativní, zvláště v podmínkách ČR; viz nedávná kauza „fotovoltaika“, která bude mít dopad i na nejbližší budoucnost vývoje cen elektrické energie. To ovšem neznamená, že není zapotřebí se tímto zdrojem energie zabývat, naopak efektivní využívání obnovitelných zdrojů energie je i pro VŠCHT – pedagogy i studenty – velkou výzvou.
?
Lze nahradit klasická fosilní paliva v energetice obnovitelnými, například biomasou?
Povaha biomasy je z hlediska charakteristiky vlastností dosti odlišná od vlastností klasických fosilních paliv. Samotnou biomasu nemůžeme spalovat např. v klasických kotlích konstruovaných na spalování uhlí. Biomasa se může do tuhého paliva jen přimíchávat. Nezanedbatelná je i otázka složení popelovin. Popel z biomasy tvoří nízkotavitelné skelné povlaky, které se z povrchu kotlů (na rozdíl od „klasického“ popela) obtížně odstraňují.
?
Jaká je role vody v energetice?
Naprosto principiální. Voda, přesněji pára, se využívá jednak jako medium, které přenáší energii ze zdroje do elektrického generátoru, jednak jako chladící medium pro odvod zbytkového tepla. Každá taková voda vyžaduje jinou úpravu vlastností, a to jak z hlediska požadavků na kvalitu a množství. Naši absolventi se orientují ve všech těchto oblastech a stávají se i odborníky na vodní hospodářství v energetice. 35
Fakulta technologie chemicko-inženýrská
36
?
Který studijní program získal jako první v České republice právo udělovat titul Eurobakalář chemie?
Bakalářský studijní program Chemie naší fakulty v lednu 2006. Poskytuje široce zaměřené všeobecně chemické vzdělání a jako první na škole nabízí studentům tutory z řad doktorandů, s jejichž podporou studenti využívají zapůjčované přenosné počítače s bohatým odborným programovým vybavením.
?
Co je v prostoru mezi hvězdami a galaxiemi?
Tzv. mezihvězdný prostor zaplňuje velmi zředěný plyn, jehož hustota se pohybuje od stovek částic na dm3. Přes extrémní zředění je úhrnné množství hmoty v mezihvězdném prostoru mnohem větší než hmota, která je uložena ve hvězdách a planetách. Mezihvězdný prostor je vyplněn především vodíkem; v bilanci prvků tvoří 84 %. Následuje helium s 13 %, dále kyslík (0,017 %), uhlík (0,0075 %), dusík (0,002 %). Chemie v mezihvězdných oblacích probíhá jinak, než ji známe v pozemských laboratořích. Je předmětem intenzivního mezinárodního vědeckého výzkumu, který využívá teleskopy na satelitech a na zemi. V současné době se v Chilských Andách dokončuje mezinárodní projekt pole teleskopů ALMA, do kterého je zapojena i naše fakulta (http://www.asu.cas.cz/alma).
?
Kolik molekul vypadne denně z kůže z průměrného člověka?
Nepočítáme molekuly, které vydechneme, vypotíme a vyměšujeme. Přes kůži opustí každý den lidské tělo 0,5 až jeden gram různých molekul. Část těchto molekul vytváří tzv. pachovou stopu, podle které jsou specielně cvičení psi schopni identifikovat pachatele. Pachovou 38
stopu tvoří 400–500 různých molekul, přičemž psí rozpoznávací algoritmus pravděpodobně používá jen jejich malý zlomek (30–40 molekul). Jde o těkavé i méně těkavé molekuly, mezi nimiž nacházíme složité alkoholy, aldehydy, estery, uhlovodíky, mastné kyseliny, vosky, terpeny atp., přičemž jejich výzkum a metody detekce jsou předmětem studií na celém světě. Na fakultním Ústavu analytické chemie probíhá ve spolupráci s Policií ČR a Českou zemědělskou univerzitou v Praze základní výzkum detekce pachových molekul a zkoumání korelace jejich výskytu s vlastnostmi a zdravotním stavem lidi, kteří pachové molekuly produkují.
?
Co to je molekulové rozpoznávání?
Některé molekuly dovedou fascinující věc: rozpoznat konkrétní jinou molekulu. Tento efekt je znám ze živé přírody, je důležitý například pro replikaci DNA, syntézu bílkovin či obecné působení enzymů. Molekuly se umí navzájem poznávat díky tvarové komplementaritě a působení mezimolekulových sil, jako jsou vodíkové vazby, stohovací interakce či van der Waalsovy síly. Toto rozpoznávání je mimořádně důležité pro moderní analytické metody, protože umožňuje selektivně detekovat a identifikovat určitou látku i v komplikovaných reálných systémech. Návrhem takových „chytrých“ molekul, jejich charakterizací a možným uplatněním v chemických senzorech se zabývá speciální laboratoř Ústavu analytické chemie.
?
Jak vypadají chemičtí roboti?
Slovo robot se oblibou používá ve sci-fi literatuře pro chytré umělé stroje. Chemičtí roboti jsou mikroskopická „chytrá“ zařízení, která umožňují cíleně provádět určitou chemickou reakci, zajišťovat si přísun výchozích látek a uvolňovat produkty. Chemičtí roboti mohou pomoci v boji s rakovinou, při řešení problémů se znečištěním životního prostředí, ale také při „obyčejném“ úklidu domácnosti. Jejich vývojem se zabývá tým Laboratoře chemické robotiky. 40
?
Co pojí výzkum na ekonomicko-manažerském oboru se souslovím chemie a technologie v názvu vysoké školy?
Připravuje posluchače zejména na manažerské funkce, případně vývoj metod pro podporu rozhodování. První oblast se soustředí na design rozsáhlých dodavatelských systémů a metody jejich efektivního řízení v chemických, farmaceutických a potravinářských řetězcích. Druhá se věnuje výzkumu nákupního chování zákazníků v segmentu klasických potravinářských výrobků, různých doplňků stravy apod.
?
Jména absolventů školy, kteří se prosadili v chemii, jsou dostatečně známá. A jak si vedou manažeři?
Mezi významné absolventy studijního oboru ekonomika a management chemického a potravinářského průmyslu bezesporu patří Ing. Jiří Michal, vynikající český manažer a podnikatel, který pracoval v podniku Zentiva (dříve Léčiva) v řadě manažerských funkcí, v poslední době jako generální ředitel. Pod jeho vedením se stal podnik významným evropským výrobcem léčiv s několika podniky v zahraničí. Jeho zásluhy ocenil prezident republiky medailí „Za zásluhy o stát II. stupně v oblasti hospodářské“. Vynikajících úspěchů dosahuje Ing. Tomáš Němec, absolvent téhož studijního oboru, který nastoupil do podniku Mitas a v současnosti působí ve vrcholovém vedení podniku Česká gumárenská ve funkci předsedy představenstva; současně je spoluvlastníkem firmy. Významně přispěl k úspěchům podniku, který obstál ve tvrdé konkurenci velkých gumárenských společností a dnes patří k předním světovým výrobcům zemědělských pneumatik. Výrobky podniku pronikly i do USA, kde Česká gumárenská, a.s. zahajuje vlastní výrobu v nově vybudované pobočce. Ing. Martin Buchar po absolvování stejného oboru a dalšího studia v Anglii pracoval jako vedoucí pracovník v řadě podniků. Od roku 2001 nastoupil na místo ředitele a společníka pražské pobočky Boston Consulting Group. Jde o celosvětově působící špičkovou poradenskou firmu v oblasti managementu. 41
Kvíz pro znalce
42
1
Z jakého období pochází nejstarší objevený keramický materiál?
a) 25 000 let p.n.l. b) 2 500 let p.n.l. c) 2 500 let našeho letopočtu
2
Co je to geopolymer?
a) polymer těžený ze země b) nový anorganický materiál c) polymer vyráběný geology
3
Co je to Adamantan?
a) časopis b) uhlovodík c) uhlovodík i časopis
4
Co jsou prostaglandiny?
a) tkáňové hormony b) nenasycené mastné kyseliny c) žlázy
43
5
Která látka je nejtoxičtější?
a) kyanid draselný b) sarin c) botulotoxin
6
Který nositel Nobelovy ceny studoval na VŠCHT Praha?
a) Jaroslav Heyrovský b) Vlado Prelog c) Jaroslav Seifert
7
Víte, že Otto Wichterle před vynalezením měkkých kontaktních čoček, vyvinul na VŠCHT také unikátní technologii výroby prvního československého konstrukčního plastu? Byl to:
a) Polyamid 6 b) Nylon 66 c) Polyethylenterftalát (PET)
8
Které pracoviště VŠCHT Praha se specializovalo na výzkum a vývoj výroby a zpracování „silikonů“?
a) Katedra organické technologie b) Katedra technologie kaučuku a plastických hmot c) Katedra silikátů
44
9
Kdo vyvinul modelovací hmotu Modurit?
a) Jiří Trnka b) Miroslav Schätz b) Ivan Franta
10
Byli nějací chemici rektory ČVUT?
a) Emil Votoček b) Josef Hanuš c) Otakar Quadrat
45
Správné odpovědi:
1
Z jakého období pochází nejstarší objevený keramický materiál?
a) 25 000 let p.n.l. Výroba keramiky patří k nejstarším oborům lidské činnosti. Slavná Věstonická Venuše si v poslední době získala kromě světové proslulosti také vědecké uznání díky jednomu primátu: není sice nejstarší dochovanou prací pravěkých umělců, je datována „jen“ do období 29 000–25 000 p.n.l., odborná veřejnost se ale postupně shodla, že je nejstarším keramickým dílem světa. Slovo keramika je řeckého původu. Názvem keramos se původně označoval roh k pití, později i jiné nádoby sloužící k témuž účelu a nakonec veškeré výrobky z pálené hlíny. Kerameikos byla čtvrť v Athénách proslulá výrobou keramiky. Řím pokračoval v tradici řecké a etruské a s jeho panstvím se jemná keramika šířila po celém světě. Ve 2. tisíciletí př. n. l. se na Blízkém Východě rozvinula výroba jemné stavební keramiky, zejména barevných glazovaných obkladaček. Východoasijský porcelán byl znám již v 6. století n. l. v Číně, v zemi se starou tradicí keramiky. V Evropě se za skutečného vynálezce porcelánu považuje Johann Friedrich Bottger, jemuž se podařilo nejdříve sestavit slinutou keramiku červené barvy a konečně roku 1709 i bílou porcelánovou hmotu, na základě svého vynálezu zavedl průmyslovou výrobu porcelánového zboží v manufaktuře založené roku 1710 v Míšni. V 19. století se zvětšovala produkce porcelánu, do první poloviny 19. století spadá i vznik porcelánového průmyslu v okolí Karlových Varů. Dvacáté století objevilo výhodné vlastnosti keramických materiálů pro použití téměř ve všech oborech moderní techniky. Keramika se postupně rozvíjela, získávala nové, dokonalejší vlastnosti, místo jílů a dalších čistě přírodních surovin se při její výrobě začaly používat suroviny synteticky připravené. Ty umožnily dosáhnout u soudobých keramických materiálů vlastností vhodných pro použití například v kosmickém průmyslu nebo v medicíně. Tyto nové postupy umožnily např. v roce 1902 Robertu Boschovi patentovat ko46
rundovou zapalovací svíčku pro zážehové motory. Keramické destičky, které už mají pramálo společného s původním páleným hliněným střepem, tvoří tepelný štít raketoplánů a kryty vojenských bojových vozidel. Z keramiky se dnes vyrábějí i kloubní náhrady schopné nahradit a v mnoha vlastnostech i předčít tradiční chirurgickou ocel. Využití keramiky v medicíně se určitě bude ještě dál rozvíjet, už dnes tzv. aktivní keramický biomateriál dokáže kost nejen nahradit, ale i stimulovat její růst.
2
Co je to geopolymer?
b) nový anorganický materiál Geopolymery (též aluminosilikátové polymery) jsou látky, které vznikají při reakci aluminosilikátových látek v silně alkalickém prostředí. Jako suroviny pro přípravu geopolymerů lze použít odpadní elektrárenský popílek, vysokopecní strusku, či jílové látky. Jako alkalické prostředí se používá roztok NaOH, vodní sklo a další. Při reakci např. odpadního elektrárenského popílku s roztokem hydroxidu a vodního skla vzniká pevná amorfní hmota, jejíž pevnosti po 24 hodinách dosahují pevností běžných portlandských cementů. Geopolymery mají řadu pozitivních vlastností, jako je vysoká odolnost vůči agresivním látkám, kyselinám, odolnost vůči požáru, vysoká otěruvzdornost. Do matrice geopolymeru lze fixovat řadu toxických anorganických látek. Velkým kladem geopolymerů je potenciální možnost využití řady odpadních anorganických odpadů, zejména popílku.
3
Co je to Adamantan?
c) uhlovodík i časopis Adamantan je cyklický uhlovodík, který se vyznačuje vysoce symetrickou strukturou obsahující 10 atomů uhlíku a 16 atomů vodíku. Jedná se o bezbarvou krystalickou látku s kafrovou 47
vůní, kterou poprvé izoloval z hodonínské ropy v roce 1932 profesor Stanislav Landa z Ústavu technologie paliv a svítiv a technologie vody. Uměle byl syntetizován v roce 1941 profesorem Vladem Prelogem, nositelem Nobelovy ceny za chemii. Určení struktury a syntéza adamantanu je spojena s dalším významným chemikem profesorem Rudolfem Lukešem, vedoucím Ústavu organické chemie a dlouholetým přítelem profesora Preloga. Ten vždy připomínal, že Lukeš již těsně po objevu adamantanu navrhl úvodní kroky jeho syntézy. Dosud bylo chemiky po celém světě připraveno více než 10 tisíc derivátů adamantanu. V dnešní době nalézá adamantan uplatnění zejména ve farmacii a v elektrotechnickém průmyslu. Adamantan je také název společenské příručky chemika, kterou jako občasník vydává VŠCHT Praha.
4
Co jsou prostaglandiny?
a) tkáňové hormony Prostaglandiny jsou skupina dvacetiuhlíkatých lipidů odvozených od arachidonové kyseliny. První z nich izoloval v 30. letech 20. století Ulf von Euler na švédském Karolinska Institute. Studiu struktury a chemie prostaglandinů se pak věnovali Sune Bergström a Bengt Samuelsson. Za objevy týkající se prostaglandinů a příbuzných biologicky aktivních látek získali roku 1982 Nobelovu cenu. Tyto sloučeniny byly poprvé izolovány z beraní prostaty, odtud pochází i jejich název. Později se ukázalo, že jsou v malém množství obsaženy ve všech tělních tkáních a tekutinách. Biologická účinnost několika desítek dosud známých prostaglandinů je mimořádně rozsáhlá: mohou snižovat krevní tlak, ovlivňují agregaci krevních destiček při srážení krve, snižují sekreci žaludečních šťáv, ovlivňují zánětlivé procesy, funkci ledvin, reprodukční systém a stimulují kontrakci dělohy při porodu. 48
V roce 1979 byla pod vedením tehdejšího rektora VŠCHT akademika Jiřího Mosteckého vytvořena skupina, která se zpočátku zabývala syntézou jednoho z prostaglandinů – cloprostenolu – pro veterinární medicínu, jehož výrobu se podařilo realizovat ve Spolaně v Neratovicích. Tento mimořádný počin potom vedl k systematickému výzkumu prostaglandinů a realizaci výroby dalších preparátů pro veterinární i humánní medicínu. V současné době se výzkum a výroba prostaglandinů soustředí ve firmě Cayman Pharma, Neratovice.
5
Která látka je nejtoxičtější?
c) botulotoxin Tzv. klobásový jed je produktem metabolismu anaerobních bakterií Clostridium botulinum, který se vyskytuje hlavně ve zkaženém mase. Letální dávka pro člověka se odhaduje na 10 ng/kg. To znamená, že méně než 100 ng, t.j. 10–7 g, tohoto produktu může smrtelně otrávit dospělého člověka. Botulotoxin je asi 14 000× toxičtější než bojová látka sarin a až 2 000 000× toxičtější než kyanid draselný, známý anorganický jed. I tento malý příklad vyvrací rozšířenou pověru, že vše, co je přírodní, je zdravé nebo aspoň bezpečné, zatímco vše, co pochází z chemické laboratoře, je jedovaté. Vlastnosti látek včetně toxicity jsou totiž dány jejich chemickou strukturou bez ohledu na to, jestli byly získány izolací z přírodních zdrojů nebo chemickou syntézou.
6
Který nositel Nobelovy ceny studoval na VŠCHT v Praze?
b) Vlado Prelog Vlado Prelog (1906–1998), organický chemik chorvatského původu, studoval v letech 1923–1928 na Vysoké škole chemicko-technologického inženýrství, později vyčleněné 49
z ČVUT jako dnešní VŠCHT Praha. Studoval tam pod vedením Prof. Emila Votočka a jeho tehdejšího asistenta, Rudolfa Lukeše. V roce 1929 tam získal doktorát. Nobelovu cenu za chemii získal v r. 1975. V té době působil již na ETH v Curychu. Nobelova cena mu byla udělena za celoživotní přínos ke stereochemii antibiotik, alkaloidů, enzymů a dalších přírodních látek.
7
Víte, že Otto Wichterle před vynalezením měkkých kontaktních čoček, vyvinul na VŠCHT také unikátní technologii výroby prvního československého konstrukčního plastu? Byl to:
a) Polyamid 6 Prof. Wichterle se v 50. letech zabýval možností syntézy polyamidů z cyklických monomerů – laktamů. Polymerace cyklů má oproti konkurenčnímu polykondenzačnímu (reakce monomerů nesoucích amino- a karboxylové skupiny) procesu výhodu, že není potřeba hlídat a dodržovat přesnou ekvimolaritu funkčních skupin. Proces polymerace za otevření cyklu je bazicky katalyzován a produkt je proto označován někdy jako tzv. „alkalický polyamid“. Za určitých podmínek je polymerační reakce velmi rychlá a kaprolaktam je přeměněn na polymer během několik minut. První zkušební odlitek byl proveden na VŠCHT v r. 1957 a tento odlitek je součástí historické expozice VŠCHT Praha k 60. výročí školy. Do realizace byla na několika místech v ČR dotažena výroba československého polyamidu 6 vycházejícího z e-kaprolaktamu (6-hexanolaktamu). Tento proces výroby tzv. alkalického polyamidu umožňuje efektivní přípravu masivních tvarově jednoduchých polyamidových výrobků přímou polymerací ve formě. Pro strukturně obdobný materiál pro vláknařské aplikace vytvořil básník Vítězslav Nezval název Silon (např. pro rybářské vlasce). Etymologicky je název sloučením předpony sil- vyjadřujícím pevnost materiál (ze slova silný). Koncovka -on vychází z amerického označení polyamidů slovem nylon. 50
8
Které pracoviště VŠCHT Praha se specializovalo na výzkum a vývoj výroby a zpracování „silikonů“?
b) Katedra technologie kaučuku a plastických hmot Bylo to v 60. letech 20. století oddělení tehdejší katedry technologie kaučuku a plastických hmot, kterou založil v roce 1954 profesor Ivan Franta (1904–1975). Ten se za předcházející dvě desetiletí práce v průmyslu vypracoval na významného technologa v oblasti makromolekulárních látek. V roce 1946 byl jmenován ředitelem národního podniku Fatra v Napajedlech a o 3 roky později pověřen vybudováním a řízením Ústavu gumárenské technologie ve Zlíně. Oddělení silikonového kaučuku na VŠCHT Praha založil a vedl pozdější docent Miroslav Schätz (1926–2002). Jeho výzkumná práce v tomto směru, která vyústila v realizaci výroby silikonového kaučuku, tehdy jako v jedné z mála zemí světa, byla oceněna Státní cenou.
9
Kdo vyvinul modelovací hmotu Modurit?
b) Miroslav Schätz Proslul též publikacemi „Polymery ve výtvarné praxi“ a „Moderní materiály ve výtvarné praxi“. Doc. Ing. Miroslav Schätz, CSc. (1926–2002), vystudoval Vysokou školu chemicko-technologického inženýrství v Praze a stal se asistentem prof. Wichterleho na katedře plastických hmot. Krátce po vzniku samostatné Vysoké školy chemicko-technologické v Praze (v roce 1953) přešel na nově zakládanou katedru technologie kaučuku a plastických hmot k prof. Frantovi (1904–1975), kde se významně podílel na jejím budování, vybavení, pedagogické a vědecko-výzkumné činnosti. Jeho zájem o umění a estetické cítění (externě přednášel na Vysoké škole umělecko-průmyslové a na Akademii výtvarných umění) přivedly doc. Schätze ke spolupráci s Jiřím Trnkou (1912–1969), známým výtvarníkem, ilustrátorem a zejména autorem animovaných filmů, pro něhož vyvinul dodnes používanou, snadno vybarvitelnou modelovací hmotu Modurit. Spolu s prof. Frantou spolupracoval na populárně vědeckých filmech „Hmoty zítřka“ a „Polyvinylchlorid“. 51
Právě polyvinylchlorid se změkčovadlem jsou základem plastického Moduritu. Po vymodelování žádaného předmětu lze změkčovadlo odstranit vyvařením ve vodě, nebo odpařením v horkém vzduchu a předmět vytvrdit.
10
Byli nějací chemici rektory ČVUT?
Byli to všichni uvedení a další dva. Profesoři František Wald (1919/20), Emil Votoček (1921/22), Josef Hanuš (1927/28), Jaroslav Milbauer (1933/34) a Otakar Quadrat (1946/47) byli rektory ČVUT. Dílo jediného z nich však přesáhlo oblast chemie, Emila Votočka (1872–1950), jehož jméno je spojováno především s českým chemickým názvoslovím. Votoček byl nejen významnou osobností chemického a filologického světa (jako autor řady chemických slovníků), ale podílel se i na kulturním dění českého národa. Jeho žák, pozdější profesor VŠCHT v Praze Rudolf Lukeš (1897–1960), o něm napsal: „Často jsme se tázali i my, kteří jsme v posledních letech strávili většinu času v jeho blízkosti, jak je to možno, aby jednotlivec vyvinul tak obsáhlou činnost. Snad je to tím, že profesor Votoček každé věci věnuje tolik času, kolik ho zasluhuje, aby byla provedena tak, jak ji můžeme provést nejlépe, že dále činnost jeho je tak mnohostranná, že v práci v jednom oboru odpočívá po únavě z práce v oboru jiném. Tím celý jeho život dostává rytmus účelnosti, aby v něm všechny jeho složky plynuly v dokonalém souladu. A když takto celý život profesora Votočka jest hudbou, není divu, že i v ní sklízí vavříny.“
52
Strategický partner
54
