W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

Nanotechnologia bez granic

Data publikacji: 2013-04-08

Nanotechnologia to nie tylko przyszłość, ale realny przełom, który dokonuje się w przemyśle chemicznym. Pojęcie nanotechnologii odnosi się do projektowania, wytwarzania, charakterystyki oraz aplikacji materiałów i urządzeń w skali nano. W grę wchodzi interdyscyplinarność łącząca chemię, fizykę, biologię, inżynierię molekularną i materiałową. W tych ramach wykształciły się odmienne podejścia do nanotechnologii: bottom-up (wytwarzanie materiałów i urządzeń atom po atomie) oraz top-down (miniaturyzacja już istniejących materiałów do skali nano).

Według najnowszych trendów naukowych „nowa” nanotechnologia powinna spełniać trzy kryteria: badane struktury muszą mieć przynajmniej jeden wymiar nie przekraczający 100 nm, w procesie ich wytwarzania właściwości chemiczne i fizyczne powinny dać się kontrolować oraz musi istnieć możliwość budowania z tych struktur większych obiektów.

Nanotechnologia rozwijana jest już od kilku dekad, więc błędnym jest uznawanie, że uchodzi za dziedzinę, która dopiero w ostatnim czasie stała się popularna. Pierwsze osiągnięcia na tym polu miały miejsce już kilka dekad temu. W latach 80. ubiegłego wieku opracowano narzędzie w postaci skaningowego mikroskopu tunelowego, który umożliwia obrazowanie poszczególnych atomów w krysztale oraz ich przesuwanie. Wiele osób uznało wówczas pojawienie się takich obrazów za naukowe oszustwo. Jednak już tym odkryciem przygotowano scenę dla radykalnie nowego podejścia naukowego, jakim stała się właśnie nanotechnologia. W drugiej połowie lat 90. naukowe środowiska europejskie zaczęły inwestować w liczne programy w zakresie nanonauki. Z czasem opracowano solidne podstawy naukowe, dzięki czemu obecnie realne staje się zapewnienie przemysłowi możliwości czerpania korzyści wypływających z tej wiedzy poprzez opracowywanie nowych produktów i procesów.

Jeden z największych niemieckich specjalistów w dziedzinie nanotechnologii, prof. Alfred Forchel stwierdził kilka lat temu, że „nikt, kto zajmuje się nanotechnologią nie powinien się obawiać, że jest to tylko krótkotrwały trend. Ponieważ tendencja do miniaturyzacji nie jest jedynie modnym trendem naukowym, lecz ugruntowaną rzeczywistością, można spodziewać się, że rozwiązania techniczne będą proponowane w coraz mniejszej skali, przechodząc w wielu dziedzinach – począwszy od chemii, a skończywszy na technologii informatycznej – od mikrowymiarów do nanowymiarów".

Niemiecki naukowiec nie pomylił się. Istnieje dziś szereg zastosowań dla nanotechnologii. Największy rynek dostępnych produktów w skali nano stanowi jednak przemysł chemiczny. Rynki komercyjnie dostępnych nanoproduktów w podziale na branże przedstawiają się następująco: przemysł chemiczny (53%), półprzewodniki (33%), elektronika (7%), lotnictwo i militaria (3%), medycyna i farmaceutyka (2%), motoryzacja (1%), branża spożywcza (1%). W przemyśle chemicznym nanoprodukty znajdują zastosowanie m.in. jako katalizatory chemiczne oraz środki do oczyszczania wody, ścieków i powietrza. Rozmaite rozwiązania nanotechnologiczne poprzez redukcję ilości surowców zużytych do produkcji mogą też zmniejszać ilość odpadów powstających w całym cyklu życia wyrobów. Przykładem istniejących w nanotechnologii rozwiązań, które pozwalają na ograniczenie użycia chemicznych środków czyszczących, pestycydów, biocydów są pokrycia fotokatalityczne stosowane do usuwania zanieczyszczeń z zabrudzonych elewacji budynków. Jest to praktyczne zastosowanie osiągnięć nanotechnologii, gdyż na skutek ciągle rosnącego zanieczyszczenia atmosfery elewacje budynków pokrywają się brudem, obniżając tym samym jakość środowiska miejskiego i zwiększając koszty utrzymania obiektów mieszkalnych.

I choć rynek jest zdominowany przez materiały znane już od wielu lat – jest to głównie sadza stosowana w oponach lub też syntetyczna krzemionka amorficzna wykorzystywana w wielu segmentach, w tym jako wkład polimerowy w oponach, ale również w paście do zębów lub jako antykoagulant w żywności w proszku – to jednak w ostatnich latach opracowano również wiele nowych zastosowań z wykorzystaniem nanomateriałów. Były to choćby substancje promieniochronne w produktach do opalania i materiały włókiennicze zapobiegające powstawaniu nieprzyjemnego zapachu. Istnieje ponadto wiele medycznych i technicznych zastosowań nanomateriałów, m.in. baterie litowo – jonowe dla samochodów elektrycznych oraz panele słoneczne.

Zaangażowanie w nanotechnologię widoczne jest też w działaniach największych chemicznych firm świata. Lider tej branży, koncern BASF, skupia się m.in. na wykorzystaniu nanotechnologii przy produkcji dyspersji polimerowych, pigmentów, katalizatorów oraz rozwiązań w obszarze chemii budowlanej w odniesieniu do elastycznych zapraw klejących. Wykorzystuje też postęp w nanotechnologii dla rozwoju produktów dla branży elektronicznej, motoryzacyjnej i tekstylnej. Jednym z przykładów takiego działania jest tworzywo Ultradur High Speed stosowane do produkcji filigranowych podzespołów, które wcześniej były wykonywane jedynie z bardzo drogich tworzyw.

Zainteresowanie nanotechnologią wzrasta sukcesywnie na całym świecie. W tej chwili w skali globu funkcjonuje ponad 2 tys. przedsiębiorstw nanotechnologicznych. Światowy rynek nanomateriałów szacuje się wolumenowo na ok. 11 mln ton, a finansowo na ok. 20 mld euro. Praktycznie wszystkie rozwijające się kraje prowadzą badania. Poniesione w latach 2007 – 2012 łączne wydatki na ten cel osiągnęły pułap blisko 100 mld dol., z czego prawie połowę stanowiły środki prywatne firm. Zwłaszcza amerykańskie i japońskie przedsiębiorstwa przewodzą w nanotechnologicznych inwestycjach.

Według raportu Global Industry Analysts Inc. „Nanotechnology: A Global Outlook” wartość globalnego rynku nanotechnologii wyniesie w 2015 r. ponad 30 mld dolarów. Z informacji przedstawionych w trakcie konferencji NanoInfoDay, która w ubiegłym roku odbyła się w Warszawie, wynika, że sam tylko rynek nanopowłok i klejów osiągnął w 2011 r. wartość 2,3 mld dolarów, ale już w 2015 r. dojdzie do poziomu ponad 19 mld dolarów przy średnim rocznym tempie wzrostu 39,3%. Rynek nanostrukturalnych produktów stosowanych dla uzdatniania wody wart jest 1,4 mld dol. i będzie rósł w tempie 9,7%, by w 2015 r. dojść do stanu 2,2 mld dol. Rynek kropek kwantowych oceniany jest na 103 mln dol. i rośnie w tempie 59,3% rocznie – w 2015 r. przekroczy 660 mln dol. Globalne zużycie nanokompozytów szacuje się w tej chwili na 138 tys. ton i 920 mln dol. Jednak już w 2016 r. wielkość tego segmentu równać się będzie 333 tys. ton i 2,4 mld dol. Wartość rynku produktów wykorzystujących nanotechnologię zwiększy się z 200 mld euro w 2009 r. do 2 bln euro w 2015 r. Te dane najlepiej obrazują, z jakim potencjałem wzrostu mamy do czynienia. Jest on zresztą w Europie wspierany także na poziomie ponadnarodowym. W latach 2007 – 2013 Komisja Europejska przeznaczyła na badania w dziedzinie nanotechnologii ponad 3,5 mld euro. Bezpośrednie zatrudnienie w sektorze nanotechnologii w Europie szacuje się na 300- 400 tys. osób.

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 2/2013 "CHEMII I BIZNESU". ZAPRASZAMY.

przemysł chemiczny nanotechnologia prawo badania i rozwój

Podoba Ci się ten artykuł? Udostępnij!

Oddaj swój głos

Średnia ocen 0/5 na podstawie 7040 głosów