Nový materiál mění s pomocí slunce oxid uhličitý na energii

Katalyzátor, který umí přeměnit oxid uhličitý na paliva jen za využití slunečního záření, vyvíjí Pavla Eliášová z výzkumného centra CUCAM a Katedry fyzikální a makromolekulární chemie na Přírodovědecké fakultě UK. Je i jednou ze tří letošních laureátek talentového programu L'Oréal UNESCO Pro ženy ve vědě.

Za pár let možná budeme mít na střechách domů panely s tenkou vrstvou nového katalytického materiálu, který vyvíjí Pavla Eliášová: „Mohlo by to vypadat jako černá deska, která je ponořená ve vodě nasycené oxidem uhličitým. Pouhé sluneční záření by pak aktivovalo katalyzátor nanesený na desce a ten by začal přeměňovat oxid uhličitý na využitelné zdroje energie jako je metan, etan, propan a další jednoduché uhlovodíky,“ popisuje laureátka letošního ročníku soutěže L'Oréal UNESCO Pro ženy ve vědě.

Výzkumu nových katalyzátorů se věnujete dlouhodobě – začínala jste na „bílých zeolitech“, nedávno jste ale přešla k „černým karbidům“. Co vás k této změně přimělo?

Je to souhra několika okolností. Mám tři děti a když jsem se vracela po poslední rodičovské, nechtěla jsem pokračovat v původním tématu zeolitů jako katalyzátorů při zpracování ropy nebo v syntéze chemikálií. Celý obor se hodně posunul, mnohé bylo již vyzkoumáno, chtěla jsem něco nového, užitečného. Mateřství mi změnilo pohled na život, mnohem více jsem začala vnímat environmentální témata, protože chci, aby mé děti měli lepší vyhlídky na budoucnost.

V té stejné době k nám do laboratoře přišla postdoktorandka, která se právě věnovala katalytické přeměně oxidu uhličitého na solární paliva. To mě velmi zaujalo a rozhodla jsem se, že se chci dále věnovat právě této environmentální aplikaci.

U řady inovativních technologií brání většímu rozšíření cena – jakou vyhlídku mají tyto karbidy?

Ekonomická stránka je nesmírně důležitá. Existuje již několik „environmentálně šetrných“ technologií, ale pro katalýzu většinou využívají drahé kovy, jako je platina a palladium, což brání jejich většímu rozšíření. V našem projektu se snažíme tyto drahé kovy nahradit karbidy přechodných prvků, takzvanými MXeny, které by mohly být dostupnější, levnější, ale ve finále stejně účinné. Již teď existuje řada teoretických simulací, které predikují, že to bude fungovat.

Akutálně jsme ve fázi testů MXenů v kombinaci s jinými fotoaktivními materiály. Snažíme se optimalizovat jejich vlastnosti, abychom dosahovali co nejlepších výsledků a skutečně efektivní a rychlé přeměny oxidu uhličitého. Zatím jsem stále v rovině základního výzkumů, ale pokud by šlo vše dobře, tak do pěti až deseti let bychom mohli mít první funkční fotoreaktory s našimi materiály.

Obecně je ale těžké ekonomicky konkurovat současným technologiím vycházejícím z fosilních paliv – ty „zelenější“ jsou vždy dražší a bude potřeba změna myšlení a hlavně legislativně více podpořit jejich využívání.

Letošní laureátky talentového programu L'Oréal UNESCO Pro ženy ve vědě (zleva): Veronika Vymetálková, Michaela Fencková a Pavla Eliášová.

Kolik lidí na světě dělá něco podobného jako vy?

Na přeměně oxidu uhličitého na energii pracuje celá řada skupin po celém světě, protože urgentně potřebujeme najít způsob, jak efektivně nahradit fosilní paliva. V rámci velkého projektu Horizon Europe DESIRED tak například spolupracujeme s dalšími šesti evropskými partnery a snažíme se vyvinout celý reaktor na přeměnu oxidu uhličitého na solární paliva. Konkrétně naše pražská skupina přispívá obrovskými zkušenostmi z materiálové chemie, špičkovým vybavením na charakterizaci materiálů a obecně zkušenostmi s katalýzou.

Tento projekt zaujal i komisi talentové soutěže speciálně pro ženy ve vědě – jaké je to býti materiálovou chemičkou?

Ze své osobní zkušenosti žádné velké rozdíly nevnímám a myslím, že mám stejné podmínky jako kolegové chemici. Ale i v naší laboratoři vidím ten známý genderový propad – v bakalářském a magisterském studiu u nás ženy dokonce převažují, na doktorátu se počet mužů a žen vyrovnává, ale pak přichází ten zlom – rodina a děti – a žen, které se pak vracejí zpět do vědy, je mnohem méně. A tak na stálých vědeckých pozicích žen ubývá. Ten návrat po několikaleté pauze je opravdu náročný, navíc okamžikem návratu nepřestáváte být mámou.

Vy ve vědě úspěšně pokračujete i jako trojnásobná matka – jaký je návod na úspěch?

Mateřství a věda dohromady jde, ale je potřeba velká podpora rodiny a nejbližšího okolí. Bez manžela, babiček a dědečků by to nešlo. Například mám bezvadného tchána, který je schopen hlídat všechny tři děti, i když jsou nemocné. V Česku mi chybí dostupná předškolní zařízení. Pro děti mladší tří let existují jen soukromé instituce, které jsou ale pro mnoho rodin finančně nedostupné. Pak se nemůžeme divit, že ženy zůstávají tak dlouho doma. Dřívějším návratům do práce by podle mě pomohla i větší flexibilita a částečné úvazky.

Od dřívějších laureátek vím, že součástí ocenění je i mediální trénink. Byl pro vás užitečný?

Jednoznačně! Poprvé jsem se systematicky dozvěděla, jak fungují média, kdo je vlastní a kdo je čte nebo jak se připravit na rozhovor. Také bylo báječné, že jsme si mohli ,,nanečisto“ zkusit rozhovor na kameru a dostali jsme cennou zpětnou vazbu a tipy, na co si dávat pozor nebo jak se například uklidnit, pokud jsme nervózní.

Odnášíte si nějaké postřehy, které lze sdílet i s kolegy a kolegyněmi?

Že je potřeba překonat tu svoji komfortní zónu a komunikovat, protože to pomáhá i samotné vědě – navazovat kontakty a dostávat se dál. Pro veřejnost je potřeba dané téma vysvětlovat jednoduše, ideálně tak, aby to pochopila i babička z Horní Dolní. A vysvětlovat nejen to, co děláte, ale i proč je důležité zkoumat. A paradoxně i to může pomoci vaší práci, protože se na téma musíte podívat očima nevědce a možná tak uvidíte úplně nové souvislosti.

Co vás vůbec přimělo studovat chemii? Byl to váš dětský sen?

Vůbec ne, já jsem chtěla být chovatelkou koní. Ale doma trvali na tom, že na učiliště nepůjdu, že se samými jedničkami musím na gymnázium. Po gymnáziu jsem nevěděla, co dál, tak jsem se přihlásila na čínštinu, tělocvik a aplikovanou matematiku. Ale nikam mě nevzali! Tak pak jednou přišla kamarádka a řekla: „Pojď také do Olomouce, tam otevírají nový obor Chemie, geologie a ochrana životního prostředí a berou všechny.“ Tak jsem se přihlásila a záhy zjistila, že chemie je super, že mě to moc baví, a že je to přesně to, co bych chtěla dále dělat.

Po doktorátu v Praze jste zamířila na rok do Korejské republiky do laboratoře profesora Ryong Ryoo, který byl v roce 2014 jeden z kandidátů na Nobelovu cenu za chemii. To byl asi zážitek?

Byla to obrovská zkušenost, celoživotní zážitek i kulturní šok. V asijských zemích funguje silně hierarchický systém, od studujících se očekává, že budou v laboratoři od nevidím do nevidím, což odnáší jejich psychika. Ke mně se chovali přiměřeně, protože jsem byla postdoktorand, cizinka a ještě k tomu žena, takže často vůbec nevěděli, kam mě mají v tom svém žebříčku zařadit (směje se). I tak jsem to po půl roce málem vzdala, protože jsem z toho systému a sledování nešťastných studentů, byla deprimovaná. Ale nakonec jsem pochopila, že oni tak fungují a mají to nastavené, protože to někdy opravdu vede k výborným vědeckým výsledkům.

Zahraniční zkušenosti máte i ze Spojených států, Velké Británie i Francie. Bádá se v každé zemi jinak nebo je to „jedna věda“?

Dnes, když jedete na zahraniční stáž, tak se většinou dostanete do mezinárodní skupiny – multikulturního prostředí, které si je v mnohém podobné všude na světě. Každá země si ale uchovává svá specifika, třeba pracovní dobu, kdy se chodí na oběd nebo tempo práce. Například ve Francii v práci tráví hodně času, ale zařazují tam společné pauzy, kde spolu hodně mluví a probírají volnočasová i vědecká témata. V jiných zemích se pracuje více efektivně. Zároveň díky mezinárodnímu prostředí i během pobytu v jedné zemi poznáte mnohem více zvyklostí a tradic z celého světa, což je nesmírně obohacující.