Nanotechnologia: wciąż dużo do zrobienia

• Strona główna
• Artykuły
• Nanotechnologia: wciąż dużo do zrobienia

2021-09-25  / Autor: Karolina Lipiec

Nanotechnologia wymaga dalszego rozwoju

Jak wynika z danych Głównego Urzędu Statystycznego, w naszym kraju działalność nanotechnologiczną prowadziło w 2019 r. (ostatnie upublicznione dane) 86 przedsiębiorstw i liczba ta w ostatnich latach sukcesywnie maleje. Nakłady wewnętrzne poniesione przez przedsiębiorstwa wyniosły 282,8 mln zł i w porównaniu z rokiem wcześniejszym były wyższe o 3,1%. W dziedzinie nanotechnologii pracowało 3137 osób, z czego w przedsiębiorstwach – 1039 osób. Działalność badawczą i rozwojową prowadziło 147 podmiotów. Nakłady wewnętrzne poniesione na B+R wyniosły 261,4 mln zł i były o 8% wyższe niż w roku 2018.

Sama działalność nanotechnologiczna odnosi się do produkcji, w której nanotechnologię stosuje się do wytwarzania dóbr pośrednich i finalnych. Zastosowanie nanotechnologii w produkcji obejmuje również zaangażowanie przedsiębiorstw w nanotechnologię w sposób pośredni, jako użytkownika lub integratora. Nanotechnologia znajduje także zastosowanie w działalności badawczej i rozwojowej, czyli w badaniach naukowych i eksperymentalnych pracach rozwojowych. Ten drugi kierunek w polskich warunkach jest powszechniejszy, głównie dlatego, że nanotechnologie zbyt rzadko są podstawowym kierunkiem działalności przedsiębiorstw. Ponieważ jednak konkurowanie o rynki zbytu wymusza innowacyjność, to w perspektywie kolejnych lat nanotechnologie powinny stanowić ważną alternatywę w tym zakresie.

Wzrost konkurencyjności firmy w związku z zastosowaniem nanotechnologii przejawia się bowiem w kilku aspektach. Najważniejszy z nich to wpływ na zwiększenie jakości produktu przez podmioty stosujące nanotechnologię, ale także wzrost szans wejścia na nowe segmenty rynku, okazja do zdynamizowania procesów sprzedaży, poprawa wizerunku oraz rozszerzenie oferty asortymentowej.

Chociaż w naszym kraju wykorzystuje się nanotechnologię w niewystarczającym stopniu, to jednak w ocenie samych przedsiębiorstw, które sięgają po ten kierunek prac, zastosowanie nanotechnologii wpływa nie tylko na potencjał technologiczny, ale także stanowi przedsięwzięcie mające bezpośrednie przełożenie na osiągane wyniki ekonomiczne, wielkość obsługiwanych rynków, pozycję konkurencyjną oraz atrakcyjność oferowanych produktów, a tym samym poziom zadowolenia klientów. Firmy działające w obszarze nanotechnologii wskazują na konieczność zmian w obszarze parku maszynowego. Za obszar o dużym znaczeniu uznają także system organizacji produkcji. Z jednej strony może to potwierdzać znaczenie nanotechnologii, jako czynnika kreującego potencjał technologiczny, jednak z drugiej strony widoczny jest brak postrzegania nanotechnologii jako czynnika tworzącego popyt.

Gdzie można spotkać nanotechnologię?

Ciekawym obszarem, w którym mogłaby specjalizować się Polska w kontekście nanotechnologii wydaje się być przemysł odzieżowy. Dbanie o wysoką jakość produktów, innowacyjność i budowanie marki są sposobami na sprostanie konkurencji oraz rozwijanie tego sektora przemysłu w Polsce. Dzięki postępom w zaawansowanych badaniach naukowych możliwa jest produkcja tkanin do specjalnych zastosowań z wykorzystaniem różnego rodzaju nanocząstek lub nanowłókien. Nowoczesnego typu „nanotkaniny” wyróżniają się w stosunku do tradycyjnych dodatkowymi właściwościami, które poszerzają obszar ich zastosowania. Zastosowanie nowoczesnych nanopowłok na powierzchni włókien z cząstkami nanosrebra czy TiO₂ powoduje, że tkaniny mogą zyskać większą gładkość, wodoodporność, antybakteryjność i antygrzybiczność. Stosowanie nowoczesnych tkanin oddychających pozwala produkować ubrania dla osób wykonujących zwiększony wysiłek fizyczny w trudnych warunkach atmosferycznych. Niebrudzące się materiały z właściwościami antybakteryjnymi również znalazły szerokie zastosowanie, np. na fartuchy ochronne w ośrodkach zdrowia i inne.

Nowoczesne rozwiązania pozwalają na wykorzystanie nanowłókien w tradycyjnych tkaninach, dzięki którym możliwe jest monitorowanie parametrów organizmu ludzkiego. Przykładowo puls, EKG i ciśnienie krwi mogą być badane i przesyłane do ośrodka zdrowia bez uciążliwych dla pacjenta czynności związanych z diagnostyką.

Jedna jaskółka wiosny nie czyni i na pewno postęp polskiego przemysłu w obszarze nanotechnologii powinien być większy, tak aby można było równać do światowej czołówki. Unia Europejska już dawno uznała nanotechnologię za jedną z kluczowych rozwojowych technologii, która będzie wpływać na pozostałe obszary przemysłowe. Ponieważ nanotechnologia jest nauką o charakterze interdyscyplinarnym z pogranicza chemii, fizyki oraz inżynierii materiałowej, to potencjał aplikacyjny jej badań sprawia, że niezwykle istotną kwestią jest transfer nowoczesnych i innowacyjnych osiągnięć nauki do przemysłu.

Tymczasem obecnie w rozwój omawianej branży, szczególnie w zakresie badań i rozwoju, bardziej zaangażowane są jednostki akademickie oraz instytuty naukowe niż przemysł. W niektórych państwach, będących liderami rynku, szybko rośnie natomiast liczba podmiotów biznesu specjalizujących się w tego rodzaju dziedzinie, co wskazuje na przyspieszający trend przechodzenia branży nanotechnologicznej w obszar przemysłu.

Jednym z ważnym mierników tego stanu rzeczy, związanym ściśle z rozwojem nowych technologii, jest liczba patentów. W branży nanotechnologii obserwuje się stały wzrost liczby rejestrowanych patentów, mimo silnego trendu do zachowywania odkryć naukowych, jako know-how i chronienia ich w ramach tajemnicy przedsiębiorstwa. Krajem, który zgłosił najwięcej patentów dotyczących rozwiązań nanotechnologicznych są Stany Zjednoczone. Na drugim miejscu znajduje się Japonia.

Trendy w branży nanotechnologicznej

Eksperci ze Śląskiego Klastra Nano, który powstał w wyniku geograficznej koncentracji inicjatyw badań i wdrożeń nanotechnologii na Śląsku, a wśród swoich członków grupuje przedstawicieli nauki, instytucji otoczenia biznesu i przedsiębiorstw, wyróżniają kilka trendów na rynku nanotechnologicznym.

Pierwszym z nich jest komercjalizacja. Coraz częściej o nanotechnologiach mówi się nie tylko w kontekście teoretycznych rozważań o wyjątkowych właściwościach materiałów, czy naukowych doniesieniach o możliwych aplikacjach, ale realnych wynalazków, patentów i biznesów komercjalizujących konkretne produkty nanotechnologiczne. Nanocząstki są już elementem kosmetyków, chemii gospodarczej czy środków ochrony roślin. Rośnie też świadomość konsumentów na temat zalet takich produktów, co pozwala uzyskać przewagę konkurencyjną.

Aby nie być gołosłownym warto podać konkretny przykład. Wykorzystanie nanotechnologii we wspomnianym przemyśle kosmetycznym odnosi się m.in. do tzw. biokosmetyków na bazie roślinnych składników pochodzących z ekologicznych upraw. Do ich produkcji najczęściej są wykorzystywane płatki róż, owoce moreli i pomarańczy, a także ich kwiaty, owoce brzoskwiń, marchew, buraki, ogórki, cytryny, lanolina, tłuszcz z owoców awokado, oliwa z oliwek i inne, a także różnego rodzaju wyciągi z ziół. Obecnie najnowszy trend rozwoju kosmetyków naturalnych stanowi wzbogacanie ich składu o różnego typu nanocząstki (o średnicy mniejszej niż 100 nm), mające na celu uzyskiwanie produktów o szerszym spektrum działania, nie tylko na powierzchni, ale również w głębszych warstwach skóry. Podstawowymi grupami składników w rozmiarze nano znajdującymi zastosowanie w produkcji kosmetyków są nanocząstki w postaci stałej, takie jak tlenki metali (np. TiO₂ stosowany jako filtr mineralny w kremach zabezpieczających skórę przed promieniami UV, nanokoloidalne złoto), nanokapsułki zawierające polipeptydy umożliwiające kontrolowane uwalnianie zawartości na powierzchni bądź w głębszych warstwach naskórka, węglowodory oraz woski, które wraz z innymi aktywnymi substancjami zawartymi w kosmetykach umożliwiają wytwarzanie filmu na powierzchni skóry; nanocząstki w formie płynnej (ceramidy, cytosterole oraz kwasy tłuszczowe w formie membrany zawierającej nanocząstki); liposomy umożliwiające enkapsulację wodnych roztworów czynników aktywnych; nanokryształy słabo rozpuszczalnych czynników aktywnych (np. rutyna czy hesperydyna) oraz nanoemulsje. Chociaż nanotechnologia znajduje swoje zastosowanie w kosmetyce już od kilku lat, istnieje tylko kilka technologii umożliwiających zastosowanie nanocząstek, głównie liposomów, nanoemulsji czy tlenków metali, co czyni atrakcyjnym poszukiwanie nowych metod wytwarzania biokosmetyków na bazie nanocząstek.

nanotechnologiaŚląski Klaster Nano