Analiza działalności przemysłowej w obszarze przemysłu chemicznego wykazuje istnienie różnego typu trendów związanych z rozwojem nowych technologii będących odpowiedzią na zmieniające się potrzeby czy modele konsumpcji, a także na nowe regulacje prawne i normy związane z ochroną środowiska.
Dotychczasowy trend wskazuje na zdecydowaną preferencję ekonomizacji ochrony środowiska. Polega ona na
wykorzystaniu instrumentów ekonomicznych poprzez regulacje prawne i surowe normy emisji zanieczyszczeń.
Wyraźny jest rownież trend do specjalizacji w branży chemicznej, a także, w wielu wypadkach, odwrót od chemii wielkotonażowej, która staje się domeną mniej rozwiniętych państw.

Równoległą tendencją w rozwoju nowych technologii w branży chemicznej są starania prowadzące do podwyższenia
ekonomicznej efektywności produkcji. Obecna technologia chemiczna nie ogranicza się jedynie do procesu
produkcyjnego, lecz musi kompleksowo rozwiązywać sprawy ekologii. W procesach produkcyjnych muszą być opracowywane i wdrażane sposoby utylizacji zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery i zanieczyszczeń w ściekach. Koszty gospodarki odpadami, jako składnik kosztów produkcji, odgrywają istotną rolę w ocenie opłacalności produkcji.
Sektor przemysłu chemicznego jest kapitałochłonny, co skutkuje powolnymi zmianami technologicznymi. Wobec powyższego, przemysł skupia się raczej na innowacji procesu niż na innowacji produktu.

Skala nano
Nanotechnologia oferuje potencjalne rozwiązania wielu bieżących problemów poprzez wykorzystanie mniejszych, lżejszych, szybszych i bardziej wydajnych materiałów, podzespołów i systemów. Pojęcie nanotechnologii odnosi się do projektowania, wytwarzania, charakterystyki oraz aplikacji materiałów i urządzeń w skali nano, czyli 10-9 m. Rozmiar nanometryczny i uporządkowanie struktury atomowej powoduje, że znane materiały wykazują zupełnie inne właściwości niż w skali makroskopowej. W nanoskali istotnym czynnikiem jest stosunek objętości do powierzchni.

Ponadto ujawniają się wówczas zjawiska kwantowe, co w rezultacie prowadzi do ujawnienia się często zaskakujących cech fizykochemicznych. W przypadku nanotechnologii interdyscyplinarność jest kluczem do sukcesu. Nanotechnologia łączy m.in. chemię, fizykę, biologię, inżynierię molekularną i materiałową.
Obecnie nanomateriały i nanostruktury są wykorzystywane w wielu dziedzinach, takich jak: elektronika, optyka, technika laserowa, kosmonautyka, ochrona przed korozją, ceramika, budownictwo, transport, rolnictwo, przemysł spożywczy, kosmetyka, włókna naturalne, medycyna i biomateriały. Spośród wszystkich nanocząstek, które są wykorzystywane w procesach tworzenia dóbr konsumpcyjnych, to nanocząstki srebra osiągnęły najwyższy poziom komercjalizacji. „Srebrne drobiny” mają zastosowanie w wielu dziedzinach życia, co czyni je poszukiwanym produktem konsumpcyjnym.

Srebrne drobiny
Zostały przyjęte i wykorzystane przez różne dziedziny nauki i zastosowane w procesach tworzenia selektywnych powłok do absorpcji energii słonecznej, łączenia materiałów w bateriach elektrycznych, filtrach polaryzacyjnych, reakcjach katalizy, reakcjach chemicznego biooznakowania, a przede wszystkim jako środki antymikrobiotyczne.

Nanocząstki srebra pełnią efektywną rolę jako substancje antymikrobiotyczne przeciwko różnego rodzaju patogennym mikroorganizmom, takim jak: bakterie, grzyby, wirusy. Właściwości biobójcze nanosrebra prowadzą do znaczącego wzrostu ich zastosowania m.in. w przemyśle tekstylnym, inżynierii biomedycznej, produkcji opakowań oraz folii stosowanych do przechowywania produktów spożywczych oraz produkcji powłok o właściwościach bakteriobójczych.
Wykorzystanie nanocząstek srebra w dużym zakresie koncentruje się również w obszarze inżynierii materiałowej,
przy produkcji półprzewodników, ultrakondensatorów, tranzystorów, powłok barierowych.

Ekologiczna synteza
Badania ostatnich lat wskazały na ogromny potencjał mikroorganizmów w procesie biosyntezy nanocząstek.
Ekspozycja niektórych gatunków bakterii i grzybów na wodny roztwór jonów Ag+ daje efekt wewnątrz- lub zewnątrzkomórkowej redukcji jonów metalu i formowania nanocząstek srebra. Wiemy, że procesy biologicznej syntezy nanocząstek przebiegają podobnie jak w przypadku chemicznej syntezy, tyle że z wykorzystaniem naturalnych substancji redukujących i stabilizujących takich jak: polisacharydy, lipoproteidy, glikoproteidy, kwasy organiczne wydzielane przez mikroorganizmy i innego typu biosurfaktanty. Wielkość nanocząstek srebra otrzymywanych na drodze „ekologicznejsyntezy” waha się od kilku do 100 nanometrów, co czyni mikroorganizmy doskonałymi „biofabrykami” biokomplatybilnych nanocząstek o różnej wielkości i kształcie. Bionanocząstki wykazują
wysoką stabilność w zawiesinie wodnej, co umożliwia dalszą ich aplikację w procesach technologicznych, przemysłowych.
Rozwój i promocja przyjaznych ekologicznie, nietoksycznych dla środowiska procedur syntezy nanocząstek stanowi alternatywę wobec metod chemicznych i fizycznych, w trakcie których często wykorzystywane są toksyczne związki. Dlatego też poszukuje się nowych szczepów mikroorganizmów, by wykorzystywać je do procesów biologicznej syntezy nanocząstek.

***
Tworzenie i zastosowanie innowacji technicznych, technologicznych i organizacyjnych jest istotnym etapem
rywalizacji rynkowej. Obecnie kluczem do przyszłości wielu spółek stają się firmowe produkty. W wyniku
wprowadzanych usprawnień wzrasta konkurencyjność oraz produktywność przedsiębiorstwa m.in. poprzez możliwe obniżenie kosztów produkcji i skrócenia jej czasu, podniesienia jakości wyrobów, zwiększenia
ich asortymentu oraz wydajności linii produkcyjnych.
Czynniki te mają pozytywny wpływ na elastyczność firmy, umożliwiając szybkie reagowanie na zmieniające się potrzeby rynku i dostosowanie oferty do oczekiwań odbiorców, co umożliwia wzrost sprzedaży zarówno na istniejących, jak i nowych dla przedsiębiorstwa rynkach. Nanotechnologia jest niewątpliwie jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi nauki i techniki, stając się tym samym kluczowym narzędziem w osiąganiu zrównoważonego rozwoju. Projektowanie na poziomie molekularnym produktów i systemów pozwoli na optymalizację procesów technologicznych, analitycznych, mających na celu zmniejszenia ryzyka drastycznej zmiany stanu środowiska.
Nanotechnologia jest stosunkowo nową, ale bardzo szybko rozwijająca się dziedziną wiedzy, dlatego wiele z jej rozwiązań wciąż pozostaje w sferze rozważań, lub jest na etapie badań i testów laboratoryjnych. W ciągu ostatnich lat na polu działań nanotechnologii panuje entuzjazm związany z oczekiwanymi wpływami tej nauki na: elektronikę, optykę, przemysł, materiałoznawstwo, medycynę, farmację, rolnictwo. Tym niemniej nie można pozwolić, aby nanoprodukty były wykorzystywane oraz wprowadzane do środowiska bez rzetelnych badań, gdyż skutki takiego niedopatrzenia mogą być bardzo groźne dla człowieka i środowiska. Dlatego też należy już teraz zastanowić się nad ewentualnymi zagrożeniami przy działaniach w skali nano.

Więcej przeczytacie Państwo w magazynie Chemia Przemysłowa 3/2014

fot. materiały autora