Chemikálie a materiály: ako sa pripravujeme na čistejšiu a bezpečnejšiu budúcnosť

Výroba a používanie chemikálií a materiálov bude hrať veľkú úlohu v budúcnosti našej planéty. Presnejšie povedané, prepracovanie procesov, ktorými sa dostávame k použiteľným chemickým produktom a vytvárame a aplikujeme materiály, pomôže obmedziť náš vplyv na planétu a zabezpečiť zdroje pre budúce generácie. Prechod na obehové hospodárstvo prinesie okrem ekologických výhod aj nákladovú efektívnosť.

Tri odvetvia, ktoré zaznamenajú najväčšie zmeny, sú:

• budovanie a výstavba

• móda a textil

• kozmonautika

Stavebníctvo a výstavba

Stavebníctvo dnes predstavuje 36 % celosvetového dopytu po energii, 40 % spotreby CO2 a 25 % spotreby vody. Reforma jeho pracovných procesov je naliehavá. Popri iných cielených snahách má tento vplyv znížiť aj vývoj udržateľných materiálov.

Zmena nastane už od štádia návrhu a stavby inšpirované prírodou majú transformovať spotrebu energie v budovách. Prvými príkladmi sú zelené strechy a umiestnenie okien, ktoré najlepšie využíva prirodzené svetlo a teplo.

Radikálne sa zmení aj to, z čoho sú štruktúry vyrobené. Veľký dôraz sa kladie na betón bez obsahu cementu, pričom jeden z najpoužívanejších a najškodlivejších materiálov sa vymieňa za ekologické náhrady, ako je drevobetón, konopný betón a mycélium (betón vyrobený z huby) medzi inými materiálmi.

Izolácia je oblasťou rastu a inžinieri bojujú o výrobu ďalších najlepších produktov, ktoré sú vyrobené z materiálov šetrných k životnému prostrediu a dosahujú hyperúčinnosť. Bežné izolačné systémy v stavebníctve sú vo vláknitej, zrnitej a bunkovej forme. Zateplenie zajtrajška využije nanotechnológiu – konkrétne nanocelulózový aerogél, jeden z najľahších pevných materiálov na svete, ktorý poskytuje ochranu proti vode aj tepelnú izoláciu.

Móda a textil

Módny priemysel je takmer taký veľký znečisťovateľ ako stavebníctvo, najmä preto, že v posledných desaťročiach sa dôraz kládol na rýchlu módu, ktorá zanechala vo vode dedičstvo mikroplastov a veľké množstvo textílií na skládkach.

Hlavným zameraním súčasného výskumu sú textílie, ktoré sú odolné a vyrobené tak, aby vydržali, pre aplikácie, ako sú uniformy a pracovné odevy. Inteligentné textílie, ktoré odpudzujú vodu, sú antimikrobiálne a ponúkajú vysoký výkon, zmenia spôsob, akým sa oblečenie používa v zariadeniach, ako sú nemocnice. Je pravdepodobné, že tieto inovácie sa prenesú aj na spotrebiteľský trh.

Tieto inteligentné tkaniny sú vyrobené inteligentne vďaka chemickým náterom – a to je téma, ktorá sa prenáša aj do leteckého a kozmického priemyslu.

Letectvo a kozmonautika

High-tech povlaky, ako sú tie s fotovodivými a samoliečiacimi vlastnosťami, si čoskoro nájdu miesto v leteckom priemysle pre svoju trvácnosť, vysokú odolnosť proti korózii a vlastnosti, ktoré chránia pred plameňmi a teplom.

Tepelné nástreky, nano- a grafénové povlaky sú navyše ľahké a chránia pred elektromagnetickým a rádiofrekvenčným rušením.

Podobne ako pri každodennej mobilite je elektrifikácia odpoveďou na problémy so znečistením ovzdušia využívaním palív na báze uhlíka. Palivo na báze spaľovania bude v krátkodobom horizonte aj naďalej hlavnou oporou v leteckom a kozmickom priemysle, ale používanie elektrických pohonov v lodiach, vozidlách a bezpilotných vzdušných systémoch bude rásť vďaka ich vylepšenej tajnosti a jednoduchosti nabíjania. . Elektrické alebo hybridné energetické systémy umožňujú nové bojové schopnosti, ako napríklad „tiché hodinky“, a znižujú logistickú stopu.

Posun k elektrifikácii bude znamenať, že dôraz sa presunie smerom k efektívnej a ekologickej chémii batérií a výrobcovia letectva nadväzujú partnerstvá s výrobcami vozidiel, aby sa podelili o svoje poznatky.

Technológie kov-vzduch, nanovlákna, tekutý kov, protón, flexibilné a biobatériové technológie nachádzajú uplatnenie v pozemných, námorných a leteckých dopravných prostriedkoch. Dokonca aj vnútroštátne lety na krátke vzdialenosti, ktoré dnes predstavujú obrovský úbytok zdrojov, budú jedného dňa poháňané elektrickou energiou.

Seizmická zmena

Obrovské zmeny v chemikáliách a materiáloch používaných v priemysle majú svoj pôvod vo výskumných a vývojových laboratóriách po celom svete. Digitálne technológie tu urýchľujú objavovanie a zároveň znižujú náklady.

Umelá inteligencia umožňuje výskumníkom testovať a učiť sa na základe údajov, a nie na fyzickom experimentovaní, a internet vecí umožňuje vylepšený zber údajov a jemnejšie prediktívne schopnosti. Nositeľné zariadenia a cloud computing tiež umožnia čo najlepšie využitie budúcich ľudských zdrojov.

Materiály, z ktorých sa skladá náš svet, sa v priebehu nasledujúceho desaťročia pretransformujú a prinesú nám bezpečnejšiu, čistejšiu, inteligentnejšiu a efektívnejšiu budúcnosť – a ekonomické výhody, ktoré tomu budú zodpovedať.