Tento vědecký objev činí z běžného rostlinného odpadu klíč k ochraně budoucích solárních článků.
Někde ve Finsku téměř neviditelná fólie bledě růžové barvy, připomínající cibulovou slupku, chrání solární článek před sluncem, které jej napájí. Nejedná se o trik moderní alchymie ani laboratorní kuriozitu. Jedná se o aplikovanou vědu, udržitelný rozvoj a možná i budoucnost fotovoltaických technologií.
Vnější vrstvy červené cibule, které končí v kompostu nebo na dně popelnice, se neskládají pouze z celulózy a pigmentů. Obsahují také antokyany – sloučeniny, které mají přirozenou citlivost na ultrafialové záření. Právě to upoutalo pozornost skupiny evropských vědců, kteří se rozhodli změnit způsob ochrany našich solárních panelů.Studie publikovaná v časopise ACS Applied Optical Materials , provedená vědci z univerzit v Turku a Aalto (Finsko) a Wageningenu (Nizozemsko), poprvé porovnala čtyři biologické opalovací krémy. Jeden z nich, vyrobený z nanocelulózy obarvené extraktem z červené cibule (Allium cepa), překonal dokonce i standardní komerční filtr na bázi PET. To není metafora: zablokoval 99,9 % ultrafialového záření s vlnovou délkou nižší než 400 nanometrů, čímž výrazně překonal účinnost průmyslových filtrů z ropných produktů.
Rostlinný filtr, který propouští dobré světlo
Skutečným překvapením však nebyla jen jeho schopnost blokovat škodlivé světlo, ale také skutečnost, že současně bez překážek propouštěl více než 80 % viditelného a infračerveného světla (od 650 do 1100 nanometrů) . A to vše bez ztráty účinnosti během 1000 hodin nepřetržitého působení umělého světla, což odpovídá celému roku pod středoevropským sluncem.
Vědci neskrývají, že tento objev má nejen technický, ale i symbolický význam. Ve světě přeplněném plasty a ekologickými problémy má zpracování rostlinných odpadů do technologicky pokročilých řešení obrovský kulturní význam. Cibule, která se běžně vyskytuje v kuchyni a je na první pohled nenápadná, se nečekaně stává hrdinkou v boji proti zastarávání čisté energie.
„Fólie z cibulového extraktu je nejen účinná, ale také stabilní v průběhu času,“ uvádí v několika tiskových zprávách vedoucí výzkumu Rustem Nizamov. Jeho tón je opatrný, což je zcela pochopitelné pro člověka, který testoval svůj vynález v jednom z nejagresivnějších prostředí pro materiály: na barvivem senzibilizovaném solárním článku (DSSC), který je mimořádně citlivý na ultrafialové záření.
Od pigmentů k sluneční energii
Technologie DSSC, ačkoli je méně známá než tradiční křemík, je v laboratořích oblíbená díky své účinnosti za podmínek slabého osvětlení a estetice, která umožňuje nastavit různé barvy a tvary. Je však také křehká: bez ochrany se může začít rozpadat již po dvou dnech. Proto je úspěch rostlinného filtru neméně důležitý. Podle studie může taková ochrana prodloužit životnost článků až na 8500 hodin ve srovnání s 1500 hodinami, které nabízí referenční komerční filtr.
Další testované materiály – lignin, tmavý a odolný přírodní polymer, a železo(III), známé svými vlastnostmi absorbovat UV záření – poskytovaly přijatelné výsledky v krátkodobém horizontu, ale postupem času ztrácely účinnost. Například železo vykazovalo dobrou počáteční propustnost světla, která se však s postupujícím stárnutím snižovala. Lignin, navzdory své účinnosti proti UV záření, zbarvuje filtry do matně hnědé barvy, čímž brání průchodu viditelného světla. A bez viditelného světla není elektřina.
Hlavní je průhlednost. Chraňte, ale neblokujte to, co vám dává energii. Právě zde hraje rozhodující roli extrakt z cibule. Nejenže pohlcuje ultrafialové záření, ale dělá to tak, že nebrání průchodu užitečného světla. Je to jakýsi neviditelný štít, který chrání buňku, aniž by za to něco požadoval.
Proces výroby je jednoduchý: cibulovou slupku se vaří v mírně kyselé vodě, aby se z ní extrahovaly pigmenty bohaté na antokyany. Tyto pigmenty se pak přidávají do nanocelulózové fólie – mikroskopické sítě rostlinných vláken získaných z březového dřeva – která barvivo absorbuje jako houba . Výsledkem je pružná biologicky rozložitelná fólie s úžasnými optickými vlastnostmi.
Význam této práce přesahuje rámec běžných solárních panelů. Podle autorů mohou být tyto fólie použity v nových technologiích, jako jsou perovskitové solární články nebo biologicky rozložitelné elektronické zařízení. Lze je dokonce zabudovat do „chytrých“ obalů potravin, kde senzory napájené miniaturními solárními panely detekují znečištění nebo změny teploty. Jedná se o celou řadu aplikací, kde přirozenost nevylučuje funkčnost.
Kromě vědy vyvolává tento objev důležitější otázku: do jaké míry závisí řešení našich technologických problémů na obnovení zapomenutých znalostí? Myšlenka použití rostlinných barviv na ochranu před sluncem není nová. Od látek barvených indigem ve starověkém Egyptě po deštníky z voskovaného papíru v Japonsku – mnoho kultur využívalo přírodní zdroje k výrobě opalovacích prostředků ještě před vznikem moderní chemie.
Nyní se změnil jazyk i rozsah. Vědci extrahují pigmenty nikoli pomocí hmoždíře a paličky, ale pomocí ultrazvuku a filtrace. Vlákna celulózy se netkají, ale dispergují na nanometrové úrovni. Podstata však zůstává stejná, protože předpokládá vnímání přírody nikoli jako pasivního rezervoáru zdrojů, ale jako aktivního zdroje řešení.
V konečném důsledku tato studie nenabízí pouze technické vylepšení, ale změnu úhlu pohledu. Tváří v tvář nekonečným slibům plastu, který nám po desetiletí nabízel trvanlivost bez následků, hledá moderní věda materiály, které dobře fungují a nenápadně mizí. Jako cibulová slupka, která plní svůj účel a snadno se rozpouští.
