Nanovlákenné struktury pro medicínské aplikace

Tenká jako tisícina lidského vlasu, taková jsou nanovlákna. Zmínky o nanovlákenných materiálech, vrstvách a membránách se v posledních letech postupně objevovaly stále častěji a dnes se již jedná o oblíbenou technologii poutající značnou pozornost. To má ovšem velmi dobrý důvod…

Obr. 1: Nanovlákenná struktura (průměry vláken ∼ 600 nm)

Nanovlákenné materiály jsou v myslích lidí spojeny především s filtrací a v dnešní době se  pravděpodobně jedná o hlavní z řady perspektivních aplikací této technologie. Za výjimečné filtrační schopnosti vděčí nanovlákenné vrstvy především své jedinečné struktuře. Ta díky systému pórů mezi jednotlivými nanovlákny tvoří velmi jemnou síť, která mechanicky filtruje i drobné částice s rozměry menšími než jeden mikrometr, navíc při zachování relativně vysoké prodyšnosti materiálu. Nanovlákna lze také modifikovat a docílit tak vázání těžkých kovů či jiných škodlivých látek, které chceme z filtrovaného média odstranit. Při vhodné kombinaci materiálů a jejich správné modifikaci tak mohou být nanovlákenné struktury ideálním kandidátem pro poslední fázi filtračního procesu vody či vzduchu a přispět tak k řešení jednoho z aktuálních globálních problémů lidstva.

Zmiňované vlastnosti lze však využít také jinak. Jemnými nanovlákennými materiály neprojdou vlivem svých rozměrů ani mikroorganismy. Nanovlákenné membrány tak mohou tvořit klíčovou složku třeba ústních roušek. Připočteme-li skutečnost, že nanovlákna dokážeme vyrobit i z přírodních polymerů, jež propůjčují strukturám své unikátní vlastnosti, získáme ideální materiál i pro další medicínské aplikace. Například nanovlákenné obvazy z chitosanu brání průniku mikroorganismů, zachycené mikroby aktivně usmrcují, podporují hojení rány a umožňují jí “dýchat” při zachování sterilních podmínek.

Obr. 2: Buněčná kultura rostoucí na nanovlákenném substrátu (vitálně barvené buňky)

Další z řady biomedicínských aplikací je využití nanovlákenných materiálů jakožto substrátů při buněčných kultivacích. Morfologie nanovlákenných struktur je podobná mezibuněčné hmotě (tzv. extracelulární matrix – ECM), která uvnitř těl živočichů poskytuje rostoucím buňkám strukturní a biochemickou podporu. Pomocí vhodných nanovlákenných vrstev tak lze docílit vyšší efektivity buněčných kultivací a vhodným designem substrátu též řídit charakter růstu kultur. Díky tomu jsou nanovlákenné struktury cenným nástrojem tkáňového inženýrství.

Obr. 3: Přístroj InoSPIN MINI pro tvorbu nanovláken od firmy InoCure s.r.o.

Nanovlákna jsou vytvářena pomocí tzv. elektrostatického zvlákňování (angl. “electrospinning”). Během tohoto procesu dochází k formování nanovláken z polymerního roztoku vlivem silného elektrostatického pole. Elektrostatické zvlákňování existuje v řadě variant. Například cestu efektivní průmyslové výrobě nanovlákenných materiálů otevřel až známý český patent NanospiderTM. Mimo výzkumné infrastruktury umožňující kompletní fyzikálně-chemickou i biologickou analýzu vzorků disponuje Univerzita J. E. Purkyně též plně vybavenou laboratoří elektrostatického zvlákňování.

Kontakty:
Mgr. Jan Malý, Ph.D., jan.maly@ujep.cz, PřF UJEP – KBI
Mgr. David Poustka, davidpoustka@seznam.cz, PřF UJEP – KBI

LIGMIG – nový projekt podpoří ve výzkumu mladé vědce

Tým složený z pracovníků a studentů FŽP a PřF uspěl ve výzvě Technologické agentury ČR v rámci programu ZÉTA na podporu aplikovaného výzkumu. Cílem programu je propojení akademické sféry a podniků a podpora mladých vědců do 35 let.

Tým pod vedením Dr. Hany Malinské, Ph.D. komisi zaujal plánem na optimalizaci procesu produkce energetické biomasy s ohledem na její chemické složení. Projekt navazuje na několikaletý výzkum pěstování energetické plodiny Miscanthus x giganteus na kontaminovaných a neúrodných půdách realizovaný na FŽP ve spolupráci s pracovníky dalších fakult.

Ilustrační foto: nádobový pokus s Miscanthus x giganteus na FŽP z předchozího výzkumu

Inovativní myšlenkou je to, že v novém projektu pod zkratkou LIGMIG (LIGnin MIscanthus x Giganteus) se nebudeme soustředit na optimalizaci podmínek pěstování (hnojení, závlaha, doba výsadby, sklizně apod.), ale na úpravu rostliny samotné. Vedle množství vyprodukované biomasy bude hlavním záměrem úprava poměru celulózy a ligninu jakožto hlavních složek biomasy ovlivňujících její vlastnosti a možnosti pro další zpracování. Zatímco pro přímé energetické využití (spalování) je žádoucí co nejvyšší podíl ligninu, při technologické přeměně např. na bioethanol nebo bioplyn je požadavek zcela opačný.

Ilustrační foto: autofluorescence řezu listem Miscanthus x giganteus

Miscanthus x giganteus je specifická rostlina, neboť se jedná o hybrid neschopný pohlavního rozmnožování pomocí semen. Rozmnožování tak probíhá pouze pomocí podzemních oddenků, kdy rostlina tvoří vlastní klony. To je výhoda pro životní prostředí, které není ohroženo invazivním šířením nepůvodního druhu, komplikuje to ale jinak zavedené postupy použitelné pro práci s rostlinami. Proto i navržený přístup k její „úpravě“ je specifický. Principem tzv. „plant primingu“ je aplikace vybraných stresových faktorů na mladou rostlinku. Očekávaným efektem je „otužení“ rostliny, která je pak odolnější proti dalšímu stresu, a zároveň její reakce změnou množství ligninu, který tvoří tvrdou dřevitou část biomasy. Dle předchozích zkušeností s jinými rostlinami může vést aplikace různých typů stresu (sucho, teplota, různé chemikálie aj.) k různým výsledkům. Protože požadavky různých průmyslových odvětví se liší, žádoucí je vytipovat vlivy vedoucí jak ke zvýšení, tak ke snížení množství ligninu. Máme na to jen dva roky a práce je před námi spoustu, tak nám držte palce!

Řez koncem listu, barvení fluoroglucinol-HCl, červeně lignifikovaný xylem

Řešitelský tým:

Hlavní řešitel: Mgr. Hana Malinská, Ph.D. (PřF)

Mentor: Doc. Ing. Josef Trögl, Ph.D. (FŽP)

Další členové týmu (studenti): Ing. Diana Nebeská (FŽP), Bc. Martin Vaněk (PřF), Barbora Severová (PřF), Ing. Jiří Štojdl (FŽP)

Partner (aplikační garant) firma Wekus spol s r.o. je provozovatelem bioplynové stanice zpracovávající biomasu a bude se podílet na ověření výsledků v reálných podmínkách.

Toxicita látek a rybí embrya Danio Renio

Současný rozvoj technologií zabývajících se vývojem nových materiálů používaných v průmyslu či v biomedicinských aplikacích přináší potenciální riziko pro zdraví či životní prostředí. Na Přírodovědecké fakultě umíme testovat toxicitu látek související s vývojem organismu nebo životním prostředím prostřednictvím embryí Danio rerio.

Výsledky testů toxicity prováděných v podmínkách in vitro (na buněčných kulturách) nenesou potřebné informace o komplexním mechanismu toxického účinku testovaných látek, tudíž je často nezbytné přistoupit také k testování v podmínkách in vivo (na živých modelech). Běžně bývá toxicita nových materiálů a látek testována na hlodavcích. Nejvíce využívaným modelovým organismem je myš. Nicméně toxikologické testování savců je drahé, časově náročné a často vyvolává vážné etické otázky, je tedy nutné věnovat se alternativním modelům. Používání savců pro pokusy také nese velmi komplikovanou administrativu v rámci ochrany zvířat (Evropská směrnice 2010/63/EU). [1] Díky našemu chovu jedinců Danio rerio a potřebnému vybavení jsme na našem pracovišti schopni relativně levně, rychle a nezávisle testovat toxicitu nejrůznějších druhů látek a analyzovat, kromě účinků čistě toxických a mutagenních, také účinky teratogenní.

Embrya Danio rerio jsou stále častěji používána jako modelový organismus v biomedicíně a toxikologii. Podle zásad tří R (Replacement, Reduction and Refinement), jsou rybí embrya považována za náhradu nebo doplnění ostatních metod. Použití embryí Danio rerio poskytuje alternativní přístup k testování celého organismu, který umožňuje řešit systémovou toxicitu a komplexní mechanizmus (např. chování). Podle OECD TG 236 není FET test považován za experimentování na zvířatech. Podle již zmíněné směrnice EU pro ochranu zvířat, brzká životní stádia ryb, která jsou charakterizována nezávislým krmením, nespadají do regulačních rámců zabývajících se pokusy na zvířatech. I tento fakt činí z ryb Danio rerio účinný nástroj pro velmi efektivní testování toxicity široké škály materiálů a látek. Standardizovaný Fish Embryo Test (FET) využívající embrya Danio rerio je levná a časově velmi efektivní alternativa pro zhodnocení potenciální toxicity související s vývojem organismu nebo životním prostředím. Postup pro testování chemických látek byl optimalizován, standardizován a validován studií OECD (TG 236). [2]

 

Obrázek 1: Fotografie reprezentující letální a sub-letální znaky toxicity u embryí Danio rerio. Zaznamenávána byla koagulace vajíčka, otok perikardu, retardace a malformace. Embrya 48 hodin po expozici: (A) Kontrola; (B) Embryo vykazující deformaci hlavy, ocasu a otok perikardu; (C) Embryo vykazující těžké vývojové vady; (D) Koagulace embrya 

V průběhu FET testu je sledováno několik parametrů, ze kterých následně vyplývá závěr o toxicitě dané látky. Oplozená vajíčka jsou inkubována v podmínkách optimálních pro jejich vývoj. Po této inkubaci, kdy jsou vajíčka ve stádiu blastuly (velmi rané stádium mnohobuněčných organismů sestávající pouze z několika desítek buněk), jsou vložena do roztoků testované látky o několika různých koncentracích. Přímo v těchto látkách poté probíhají nejdůležitější momenty ontogeneze (embryonálního vývoje). Všechna embrya jsou sledována každých 24 hodin a pomocí binokulárního mikroskopu je detailně hodnocen jejich vývoj. Obrázek 2: Embrya 72 hodin po expozici: (E) Výrazný otok perikardu; (F) Deformace hlavy; (G) Těžký vývojový defekt; (H) Otok perikardu, nedostatečné oddělení ocasního pupenu. Černé šipky: deformace hlavy; Přerušované šipky: deformace ocasu; Bílé šipky: otok perikardu.  Měřítko: 500 μm.

Sledovanými znaky, prozrazujícími odklon od běžného vývoje je například otok perikardu (osrdečník), nesprávná tvorba somitů (zakládající se svalové svazky), nedostatečné oddělení ocasního pupenu od žloutkového vaku, celková vývojová retardace, tělesné malformace, koagulace oplozených vajec či neuspokojivý (arytmický, nedostatečný) srdeční tep. Pomocí invertovaného mikroskopu jsou také pořizovány po celou dobu experimentu. Z těchto snímků a také přímým pozorováním jedinců je možné analyzovat toxicitu látek s různými mechanismy účinku.

Kontakty:

Mgr. Jan Malý, Ph.D., jan.maly@ujep.cz, PřF UJEP   https://www.researchgate.net/profile/Jan_Maly3

Mgr. Michaela Liegertová, Ph.D., michaela.liegertova@gmail.com, PřF UJEP www.linkedin.com/in/michaelaliegertova

Mgr. Zuzana Nejedlá, nejedla.z@email.cz, PřF UJEP http://www.linkedin.com/in/zuzana-nejedlá-384002166/

Mgr. Regina Herma, hermaregina@gmail.com, PřF UJEP https://www.researchgate.net/profile/Regina_Herma https://www.linkedin.com/in/reginaherma/

Projekty MATEQ
MATEQ

Zeleň ve městě nejen jako estetický prvek

Využívá vaše město či obec dešťovou vodu, monitoruje a zajišťuje efektivní využití veřejných ploch, nebo snad zajišťuje zasakování vody například na parkovištích? A proč jsou tato témata důležitá?

Projevy klimatické změny významně ovlivňují kvalitu života ve městech. Zelená a modrá infrastruktura představuje jednu z možností, jak čelit výzvám spojeným s projevy jako jsou tepelný ostrov města, sucho, bleskové povodně apod. Přírodě blízká opatření navíc mají řadu vedlejších přínosů, jako je estetická stránka, vliv na psychiku a zdraví obyvatel apod.

Mezioborová spolupráce přispívá ke zvyšování kvality života ve městech

Jak mají tato opatření vypadat? Jaká jsou nejefektivnější vzhledem k dílčím přínosům? Jaké jsou preference obyvatel? Jak komunikovat o realizaci opatření s obyvateli z pozice obce?

Odpovědi na tyto a řadu dalších otázek je nutné hledat napříč obory, kde nemůže chybět hydrolog, ekolog, územní plánovač, krajinný architekt, ekonom, sociolog, geograf a další. Nic se pak neobejde bez samotných zástupců samosprávy a veřejné správy, které mají významný vliv na realizaci projektů.

Odpovědi na výše uvedené i další otázky hledalo 25 účastníků na workshopu Platformy pro zelenou a modrou infrastrukturu konaném 4. 12. 2018 na Ministerstvu životního prostředí v Praze. Jednalo se o první setkání platformy založené Institutem pro ekonomickou a ekologickou politiku z Univerzity J. E. Purkyně v Ústí nad Labem. Jak uvádí hlavní organizátor Dr. Jan Macháč: „Cílem platformy je vytvořit prostředí, ve kterém bude možné sdílet informace, zpětné vazby či inspirace všech zainteresovaných stran napříč organizacemi a vytvořit tak silnou základnu pro zelenou a modrou infrastrukturu v našich městech a obcích“.

Dešťová voda, pocitové mapy, ekonomické hodnocení přírodních ploch

Workshop zahájila Ing. Júlia Tóbiková z Ministerstva životního prostředí (MŽP) a odborníci z Univerzity J. E. Purkyně v Ústí nad Labem (UJEP) Dr. Jan Macháč a Dr. Eliška Vejchodská. Následovaly tři stručné příspěvky shrnující aktuální poznání. Prostor pro prezentování byl záměrně dán mladým vědcům. Přednášky o možnostech hospodaření s dešťovou vodou na příkladech Plzně a Ústí nad Labem se ujal Mgr. Martin Dolejš z Přírodovědecké fakulty UJEP. Ing. Pavel Dostal ze Svazu zakládání a údržby zeleně ve vazbě na tento příspěvek diskutoval přenositelnost představeného přístupu hospodaření s dešťovou vodou do jiných měst, Dr. Jakub Horecký z MŽP zmínil, že vedle mikrostruktur zeleně se nesmí zapomínat ani na větší (přírodě blízké) plochy.

Možnost využívání pocitových map jako inovativního nástroj v rámci péče o zeleň v Děčíně představil Mgr. Petr Meyer. Cílem pocitových map bylo získat informace od návštěvníků Pastýřské stěny a identifikovat, která místa pozitivně a která negativně vnímají a proč tomu tak je. Výsledkem je mapa míst a cest pozitivně/negativně vnímaných doplněná o důvody tohoto hodnocení. Město Děčín tak dostane cenné podklady sloužící pro údržbu území. Ing. arch. Martina Sýkorová z Českého vysokého učení technického vznesla klíčový dotaz na orientaci respondentů v mapě při dotazování. Ta byla v případě Pastýřské stěny zajištěna kombinací metod (tazateli, kteří území znají, podpůrnými mapami a srozumitelným podkladem pro zakreslování).

Poslední příspěvek se týkal ekonomického hodnocení přírodních ploch ve městě Liberec a zkoumání preferencí obyvatel. Dr. Jan Macháč (UJEP) představil výběrové experimenty (tzv. choice experimenty), které byly využity pro zkoumání preferencí, a předběžné výsledky z Liberce. Zde obyvatelé významně preferují přírodě blízké parky a přírodě blízké toky. Význam přírodě blízkých ploch pro adaptaci měst na změnu klimatu doplnila Ing. Eva Sojková z Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví (VUKOZ) o zkušenosti z Brna, kde z tepelného snímkování vyplynulo, že běžné trávníky mají nejmenší přínos ve vazbě na tepelný ostrov města v porovnání s dalšími druhy zeleně. Dr. Jan Kopp ze Západočeské univerzity spolu s doc. Přemyslem Krejčiříkem a Ing. Ondřejem Feitem (oba ze Společnosti pro zahradní a krajinářskou tvorbu) a Dr. Jakubem Horeckým otevřeli diskusi o nesouladu obecných preferencí nad údržbou trávníku ze strany obyvatel a jejich významu pro město. V České republice je stále v módě časté sekání. Města pak tuto údržbu soutěží, jediné kritérium je cena a následkem toho je kvalita údržby nízká. Do budoucna je zde velký potenciál na změnu režimu sekání, s tím je nutné ale provést i osvětovou kampaň vedoucí k vyššímu povědomí obyvatel.

Výzvy v oblasti zeleně ve městě

Druhý blok otevřeli tzv. 1minutové prezentace, v rámci kterých účastníci workshopu představili další výzvy spojené se zelení ve městě. Dr. Jan Kopp otevřel diskusi nad definicí zelené a modré infrastruktury. Jedna z možných definic zazněla v rozhovoru Jana Macháče pro Českou televizi ze setkání (začátek 1 hodina 19 minut). Ing. arch. Martina Sýkorová pak zmínila dvojí vliv digitálního věku ve spojitosti s urbanizací, na jednu stranu moderní technologie lze vhodně využít pro plánování, na druhou stranu často zeleň ohrožují. Následkem urbanismu vznikla např. řada ploch bez zasakovacího území. Dr. Martin Dubský z VUKOZ upozornil na význam zelených střech a výzkum střešních substrátů s vlastnostmi umožňující další rozvoj v oblasti zelených střech.

Téma sucha pak rezonovalo v příspěvku Ing. Sojkové. Ve vazbě na klimatickou změnu je nutné vybírat pro výsadbu dřeviny, které jsou suchu schopné odolávat. Byla založena Stezka sucha a nově i areál, kde je možné odolné dřeviny vidět. Mgr. Kateřina Kujanová z Agentury ochrany přírody a krajiny se zabývala vodními toky ve městech, zmínila (ne)naplňování Rámcové směrnice o vodě ve vazbě na stav vodních toků a problém s osvětou obyvatel.  Radka Pokorná z KOKOZA představila téma komunitních zahrad a kompostování bioodpadu. Následovala neformální diskuse jednotlivých účastníků, která se protáhla až do večerních hodin.

Budoucnost platformy

Setkání Platformy budou pokračovat i v dalších letech. Jak v průběhu setkání zmínil Jan Macháč: „Jsem rád, že se podařilo sestavit mezioborovou platformu pro výměnu zkušeností, získávání zpětné vazby a propojování vědců, odborníků, lidí z praxe a veřejné správy a samosprávy. Spolupráce je v oblasti zelené a modré infrastruktury s ohledem na projevy klimatické změny nezbytná.“ Vedle setkávání odborníků jsou plánované i další společné aktivity. Všichni účastníci se shodli, že setkávání jsou nezbytná, ať už k identifikaci výzev, tak k hledání řešení a formování společných postojů. Závěrem prvního setkání tak může být jednotné stanovisko: „Voda a zeleň do měst a obcí patří, ne jen z estetického hlediska, ale především z hlediska zachovávání dosavadních životních podmínek v období klimatické změny.“

Platforma pro zelenou a modrou infrastrukturu byla založena v rámci projektu SMART CITY – SMART REGION – SMART COMMUNITY. Tento projekt Univerzity J. E. Purkyně v Ústí nad Labem představuje komplexní pohled na vytváření kvalitní infrastruktury pro život člověka a poskytování kvalitních veřejných služeb s návazností na společenské výzvy. Projekt podporuje spolupráci výzkumných organizací, soukromého a veřejného sektoru, posiluje specializaci oborového zaměření UJEP, interdisciplinární spolupráci, rozvoj výzkumných týmů témat SMART. Projekt se skládá ze čtyř výzkumných záměrů (SMART Veřejná správa, SMART Veřejné služby, SMART Životní prostředí a SMART People). S cílem sdílet zkušenosti, výstupy a získávat zpětnou vazbu byla v rámci SMART Životní prostředí založena tato Platforma.

Více o projektu: http://smart-mateq.cz/projekty/projekty-smart/smart-iti/

Smart mobility – Smart doprava

Jak je v současnosti vnímán pojem Smart City? Jak zavádět car-sharing? Jak dopravu obyvatel ovlivní lepší dostupnost informačních a komunikačních technologií? Existuje potenciál pro snížení celkového počtu najetých vozo-kilometrů? Odpovědi na tyto a další otázky hledali účastníci pracovního semináře 11. prosince, kteří se sešli na půdě UJEP v rámci projektu Smart City – Smart Region – Smart Community.

Seminář Smart Mobilita se uskutečnil na půdě Pedagogické fakulty za účasti odborníků UJEP a Fakulty dopravní ČVUT s pracovníky z měst, Ústeckého kraje a ICUK, aby diskutovali výzkum možností Smart city v oblasti dopravy pro využití ve městě Ústí nad Labem, v Ústeckém kraji a v dalších městech našeho kraje. Cílem semináře bylo představit výzkumné aktivity projektu Smart City – Smart Region – Smart Community v oblasti Smart mobilita a diskutovat možnosti spolupráce mezi projektovým týmem a krajem, městy a obcemi z Ústeckého kraje a možnosti využití výstupů projektu v praxi.

Výzkumný tým UJEP a FD ČVUT bude řešit řadu případových studií věnovaných různým aspektům chytré dopravy a udržitelného rozvoje mobility měst v Ústeckém kraji. Jako hlavní cíl výzkumu si výzkumníci kladou zjistit potenciál smart technologií k podpoře alternativ k individuální automobilové dopravě (IAD). IAD nejvíce zatěžuje města svými dopady na zdraví obyvatel a životní prostředí a záborem prostoru; města se dlouhodobě musí s těmito dopady vyrovnávat. Podpora alternativ může pomoci těmto negativním dopadům předcházet.  Tomáš Horák z ČVUT upozornil, že: „Smart City není jenom o technologiích, ale především o zvýšení kvality života.“

Řešení problematiky probíhá prostřednictvím řady případových studií. Vznikne také dopravní model, který umožní analyzovat dopady různých změn a opatření na dopravu na území celého města. V rámci projektu vzniká také městský dashboard, což je interaktivní platforma pro ukládání, automatické zpracování a zobrazování široké škály dat, jejíchž součástí bude i portál otevřených dat.

Ondřej Přibyl přestavil Modelování dopravní poptávky a potenciál změny ve prospěch udržitelných druhů dopravy, resp. jak se lidé rozhodují při výběru dopravního prostředku. Michaela Zachová představila stav průzkumu strategie smart a poznatkem z akce EXPO Barcelona, že: „jako nevíce smart city vyhrálo město Singapur a na druhém místě se umístila Vídeň.“ Jednou z prezentovaných případových studií byl Efekt smart aplikace pro Car-pooling (sdílení jízd). Eliška Vejchodská k prozatímním výsledkům říká, že: „aktéři tíhnou k udržitelné mobilitě s nižším dopadem na životní prostředí, avšak různí se cesty, jak toho dosáhnout.“ Jan Husák z MmÚL představil stav Plánu udržitelné městské mobility města Ústí nad Labem, kde mj. prezentoval výsledky průzkumů, které na území města a regionu průběžně vznikají.

Široká škála prezentovaných informací různého charakteru má za účel zlepšení kvality každodenního života ve městě. Tohoto cíle se snaží dosáhnout umožněním obyvatelům města činit informovaná rozhodnutí na základě znalosti aktuální situace ve městě. Řešitelský tým plánuje v průběhu celého projektu úzkou spolupráci s městem Ústí nad Labem, krajem a dalšími městy z kraje, jejíž součástí budou i další podobná pracovní setkání, jako bylo toto.

   

  • Prezentace si můžete prohlédnout zde.
  • Program akce si můžete prohlédnout zde.
  • Galerii fotografií si můžete prohlédnou zde.

Horko a sucho, co s tím? Naši vědci v ČT

Boj se suchem a hospodaření s vodou se po letošním létě dostaly do popředí zájmu veřejnosti. Naši vědci se však problému intenzívně věnují již několikátým rokem. Můžeme se s nimi potkat i ve zpravodajství ČT, nebo v n ěkolika mezinárodních projektech.

Vysoce aktuální téma horkého a suchého léta obrátila pozornost na rozmanité aktivity odborníků, kteří problematiku studují již po několik let. Mezi velice aktivní a produktivní se řadí odborníci z FSE, kteří jsou zapojeni do několika probíhajících projektů (spadajících do výzkumné oblasti SMART), se společným jmenovatelem, a to ekologická opatření, jež mají přispívat ke zvyšování kvality života lidí a jejich ekonomické vyhodnocování.

Problematika hospodaření s vodou v souvislosti s životem v sídlech lidí spadá do oblasti tzv. ekosystémových služeb. Ty řeší význam životního prostředí pro lidskou společnost. Tento přístup usiluje o identifikaci užitků plynoucí z biologické rozmanitosti ekosystémů a o zohlednění těchto užitků v rozhodovacích procesech v tržním hospodářství.

Ideální představa o kompozici Zelené infrastruktury ze strany Evropské komise.
Zdroj: Evropská komise, 2013. Building a Green Infrastructure for Europe

Často se dotýkáme pojmů zelená a modrá infrastruktura, která je součástí řešení výše zmíněných problémů. Vysvětlení, co to přesně znamená a jak je to s ekosystémovými službami podal Jan Macháč a je k nalezení ve VIDEU Studio ČT24 Z 5. prosince 2018, začátek je v čase 1:18:28.

Jan Macháč Zdroj: http://www.e-academia.eu/cz/

Další reportáže v České televizi s našimi kolegy

Komentář Jana Macháče v pořadu Události v regionech ke koupi akcií Pražských vodovodů a kanalizací od francouzské společnosti Veolia (20. 9. 2018)

Vystoupení v Událostech ČT Jiřího Loudy, kde hovořil o opatřeních, která mohou pomoci zadržet vodu a zmírnit vysoké teploty ve městech a o jejich společenských užitcích. Komunitní zahrada Vidimova, park uprostřed sídliště v Brně nebo zelené střechy. To jsou příklady adaptačních opatření, která mohou pomoci reagovat na změnu klimatu. (29. 8. 2018)

Jan Macháč o suchu v krajině v pořadu ČT24 (20. 6. 2017):

Mezinárodní projekty

Mezi projekty, které se věnují zelené a modré infrastruktuře, se řadí například:

Publikace

Publikace Ekonomické hodnocení přírodě blízkých adaptačních opatření ve městech: Výsledky případových studií realizovaných opatření v ČR od Jana Macháče, Lenky Dubové, Jirky Loudy a Aleny Vackové. Po přečtení doporučujte dále, třeba svým starostům!

Cílem publikace je poukázat na společenskou přínosnost zelené a modré infrastruktury ve městech a tím nepřímo podpořit tato opatření při rozhodování o jejich realizaci. Tento dokument přináší výsledky z 16 realizovaných opatření z celé České republiky, na kterých byly kvalitativně i kvantitativně hodnoceny náklady a užitky jednotlivých opatření. Pro hodnocení opatření byl využit koncept ekosystémových služeb a řada ekonomických metod včetně analýzy nákladů a užitků (CBA).

Zdroj: Ekonomické hodnocení přírodě blízkých adaptačních opatření ve městech: Výsledky případových studií realizovaných opatření v ČR (2018)

Mezi UŽITKY, s nimiž hodnocení opatření pracuje patří regulace kvality ovzduší, regulace teploty a mkroklimatu, zvyšování kvality vody, protihluková funce, produkce biomasy, nárůst hodnoty nemovitostí atd.

UKÁZKA Z PUBLIKACE:

Na cestě k úspěšné adaptaci měst

Nutnost adaptace měst na změnu klimatu je nevyhnutelná, neboť rizika a projevy této změny jsou ve formě tepelných ostrovů, nedostatku vody nebo naopak záplav stále více znatelné a mají negativní dopad jak na blahobyt obyvatel, tak na zdraví. K adaptaci je potřeba přistupovat komplexně. Vedle ekonomického argumentu založeného na peněžním ocenění nákladů a užitků přírodě blízkých opatření je nutné se zabývat i institucionálním nastavením a politickou prosaditelností daných opatření. Komplexního řešení je možné docílit prostřednictvím několika kroků. Prvním z nich je provedení analýzy zranitelnosti města, která v sobě skloubí jak samotné dopady klimatické změny, tak i například rozložení obyvatel a jejich demografii. Následně navržená opatření by měla cílit na řešení nejvýznamnějších problémů, které město ve vztahu ke klimatické změně postihují, nebo se s nimi město bude potýkat na základě predikce projevů klimatické změny. Nezbytné je vzít v potaz i demografický vývoj. Výsledky studie zranitelnosti jsou součástí adaptační strategie.

STUVIN – při tvorbě oborů se inspirujeme v zahraničí

Jak na vytváření a rozvoj doktorských programů? Jedním osvědčeným nástrojem jsou stáže na renomovaných pracovištích. Pracovníci FŽP a PŘF projeli několik zahraničních univerzit, aby načerpali inspiraci ve smyslu odbornosti ale i organizace doktorských studií a připravili programy s co největším potenciálem.

Na jaře a na podzim roku 2018 pod hlavičkou evropského projektu STUVIN (Studium, výzkum a inovace – rozvoj přírodovědných a technických doktorských programů na Univerzitě J. E. Purkyně v Ústí nad Labem CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_018/0002735) vyjelo 8 akademických a výzkumných pracovníků na krátkodobé stáže po evropských a amerických univerzitách a institutech s cílem poznat systém doktorských studií na renomovaných pracovištích, zaměřením odpovídajícím připravovaným doktorským programům.

Účastníci měli možnost poznat prostředí jednotlivých pracovišť, projít laboratoře, diskutovat problematiku postgraduálu s akademickými pracovníky i se studenty. Získali širokou paletu poznatků o přístupu k samotnému výzkumu ale také o organizaci studia samotného, což poslouží jednak fakultám jako možná východiska pro vlastní práci, ale také přispěje k personálnímu rozvoji zúčastněných.

Mezi navštívené instituce patří:

KDO – KDE – CO

  • Eliška Wildová se na The University of Nottingham zabývala mj. rekultivačními a revitalizačními procesy.
  • Monika Benkocká na Leibniz-Institut pro výzkum pevných látek a materiálů zabývala moderními trendy v aplikované fyzice (např. ultrarychlé zahřívání kovových skel).
  • Jindřich Matoušek na Polytechnice v Montrealu navštívil Katedru inženýrské fyziky (vedenou prof. Ludvíkem Martinů), kde mimo jiné navštívil laboratoře u urychlovače částic.
  • Jakub Perner se na katedře aplikované fyziky na Madridské univerzitě  setkal s odborníky v oblasti využití luminiscenčních nanočástic a seznámil se s některými technikami.
  • Na pražském matfyzu Univerzity Karlovy se Petr Ryšánek zabýval studiem nanovlákenných textilií a dendrimerních komplexů.
  • Valentina Pidlisnyuk navštívila Kansas State University, kde se setkala s mnoha kolegy z oboru „biobased technology“ se zaměřením na fytotechnologie.
  • Richard Pokorný se na islandské University of Iceland zabýval geologií a geodetickým zaměřováním.
  • Josef Trögl navštívil ve Spojených státech amerických univerzity dvě, a to Kansas State University a Center for Environmental Biotechnology University of Tennessee, kde se věnoval mj. fytoremediacím, environmentálním fytotechnologiím a biosenzorům.

Všechny stáže mají společné to, že jejich účastníci se dozvěděli cenné informace o organizaci doktorských studií a jejich odborném zaměření. Poznatky se dají shrnout do několika bodů:

  • Odborné zaměření doktorských programů
  • Náplň jednotlivých předmětů v programech
  • Specifika výzkumu v místních podmínkách
  • Využívané odborné metody v místních pracovištích
  • Princip hodnocení doktorandů
  • Povinnosti doktorandů
  • Organizace aktivit doktorandů
  • Zapojování zahraničních doktorandů do výzkumu

Poznatky účastníků stáží jsou zapracovány na úrovni fakult v rámci projektu STUVIN, jehož náplní je příprava akreditace dvou nových (Obnova krajiny na FŽP a Aplikovaná fyzika materiálů na PřF) a inovace a rozšíření dvou stávajících doktorských programů (po inovaci názvy Environmentální chemie a technologie na FŽP a Aplikované nanotechnologie na PřF) včetně studijních opor. Spolu s pracovníky naší univerzity se na odborné přípravě akreditací podílí Ústav anorganické chemie, Ústav jaderné fyziky, Ústav výzkumu globální změny.

Vedle inspirace tím, co v zahraničí funguje, je ohromným přínosem těchto stáží budování vztahů s kolegy ze zahraničních pracovišť, které často vyústí v další společnou práci a úspěšný vývoj kariéry našich kolegů z UJEP.

Příležitosti a výzvy politiky energetické účinnosti do roku 2030

Jak se střední Evropa vypořádá s novými cíli a politikami v oblasti energetiky upínající se k roku 2030? Zimní balíček 2016, který vydala Evropská komise, znamená jasný posun k čisté energetice. Vyvstává ovšem mnoho otázek, jak se s těmito novými cíli vypořádat. Je to pro nás tedy výzva nebo spíše příležitost? Právě na tyto otázky se snažili najít odpovědi přední čeští i zahraniční experti na ekonomiku a politiku energetiky v rámci konference „Energy efficiency policies toward 2030 – opportunities and challenges for Central Europe“. Konferenci organizovala Česko-rakouská expertní skupina pro energetiku (CZ-AT EEG) ve spolupráci s Institutem pro ekonomickou a ekologickou politiku (FSE UJEP), ČVUT v Praze, Technickou univerzitou ve Vídni a organizací SEVEn, The Energy Efficiency Center.

Akce se zúčastnilo více než 50 odborníků z ČR, Rakouska, Slovenska, Švýcarska a Maďarska, proběhla 26. 11. 2018 v Praze. „Ukázalo se, že konference byla skvělou příležitostí pro živou diskusi o aktuálních trendech v energetice mezi zástupci akademické sféry, tuzemských i zahraničních ministerstev, bankovního sektoru, energetických firem i neziskových organizací“ dodává jeden z hlavních organizátorů konference a tajemník CZ-AT EEG, Dr. Jiří Louda z Institutu pro ekonomickou a ekologickou politiku (FSE UJEP).

Konferenci zahájili prof. Jaroslav Knápek z ČVUT v Praze, rada-velvyslanec rakouské ambasády v Praze Georg Zehetner a prof. Reinhard Haas z Technické univerzity ve Vídni. V následujících čtyřech sekcích vystoupila celá řada významných odborníků na dané téma.

První sekce byla zaměřená na otázky energetické politiky ve vztahu k evropským cílům v rámci energetické efektivnosti a nabídla přítomným možnost porovnat přístupy k naplňování těchto cílů z pohledu tří zemí. Vedle zvláštního zmocněnce pro energetickou bezpečnost Václava Bartušky, Güntera Pauritsche (ředitele centra energetické ekonomiky Rakouské energetické agentury) nebo Petera Drotára (hlavního státního rádce v oblasti energetiky slovenského ministerstva hospodářství), vystoupil rovněž Pavel Zámyslický z MŽP ČR a Ján Čiampor z MPO.

V rámci druhé sekce vystoupil mj. pan velvyslanec a ředitel pro mezinárodní energetické vztahy Švýcarského federálního energetického úřad Jean-Christophe Füeg, který přiblížil Švýcarskou energetickou strategii do roku 2050 s mnoha novými prvky a inovativními koncepty, které mohou být inspirací pro ČR. Dalšími přednášejícími byli např. Petr Gross z Českomoravské záruční a rozvojové banky, a.s. s příspěvkem týkajícím se budoucnosti energetické účinnosti s finančními instrumenty nebo Hana Slavíčková z Ministerstva financí ČR, která hovořila o financování energetické účinnosti z pohledu státního rozpočtu.

Odpolední dvě sekce nabídly tematicky úžeji zaměřené příspěvky.  Příspěvek o dekarbonizaci prezentoval Johannes Fechner z rakouské společnosti 17&4 Organisationsberatung. Jiří Karásek ze společnosti SEVEn představil implementaci budov s téměř nulovou spotřebou energie v podmínkách ČR. V poslední sekci, která byla zaměřená na energetickou efektivnost v dopravě, vystoupila mj. Amela Ajanovic z Technické univerzity ve Vídni, Dita Eyblová z Ministerstva dopravy ČR s příspěvkem o udržitelné městské dopravě v českých městech nebo paní Hana Brůhová-Foltýnová, reprezentující FSE UJEP a město Litoměřice.

„Jsme rádi, že se nám podařila zorganizovat konference, na které vystoupili opravdové špičky ve svém oboru z mnoha zemí střední Evropy. Téma energetické účinnosti má významné dopady nejen v oblasti ekonomiky, ale také v oblasti životního prostředí. A právě sdílení zkušeností mezi odborníky z různých zemí muže přinést nová inovativní řešení. Rozhodně plánujeme na tuto konferenci v příštím roce navázat.“ Uzavřel Jiří Louda.

Česko-rakouská expertní skupina pro energetiku (CZ-AT EEG) vznikla na základě dohody českého ministra zahraničních věcí Cyrila Svobody a rakouského ministra pro zemědělství, lesní hospodářství, životní prostředí a vodní hospodářství Wilhelma Molterera v roce 2002 v reakci na tzv. Protokol z Melku (Protokol z jednání mezi českou a rakouskou vládou, vedených mezi předsedou vlády Zemanem a spolkovým kancléřem Schüsselem za účasti komisaře Verheugena). Posláním skupiny je podpora veřejné diskuse v širším okruhu především českých a rakouských odborníků k otázkám vztahu energie, životního prostředí, ekonomiky a společnosti. Proto skupina každoročně organizuje konferenci, která je určena především odborné veřejnosti z řad veřejné správy a akademické sféry.

Příspěvky z konferencí je možné si stáhnout na webu www.energy-europe.org.

 

Novinky o biomase, bioplynu a energetice ve Frymburku

Konference Biomasa, bioplyn a energetika 2018 zaměřené na legislativu, ekonomiku a technologie v oblasti energetického využití biomasy a nakládání s biologicky rozložitelnými odpady se v listopadu zúčastnil kolega z FŽP. Konference propojuje odbornou veřejnost s institucemi a firmami.

Konferenci již několik let pořádá sdružení BIOM. Jde o profesní spolek, který usiluje o „podporu rozvoje a propagace využití biomasy jako obnovitelné suroviny, rozvoj fytoenergetiky, kompostárenství a využití bioplynu a ostatních biopaliv v České republice“. Toto zaměření úzce souvisí s projekty  které jsou realizovány na FŽP týkající se fytoremediací (rostlina ukotví těžký kov v půdě a část natáhne do kořenového systému, nadzemní část rostliny zůstává čistá a lze ji využít jako biomasu, viz rozhovor D. Nebeské v Českém rozhlasu).

Z reportu J. Černého (FŽP, FSE):

První den konference byly programu příspěvky zástupců Ministerstva průmyslu a obchodu, Energetického regulačního úřadu, Komory OZE, Českého plynárenského svazu, Ministerstva zemědělství, Lesů ČR, Asociace elektromobilového průmyslu a několika firem, viz program akce.

Řešila se především legislativa a její chystané změny s ohledem na EU a plánované cíle zastoupení OZE ve spotřebě. Předpokládá se přesun kbiometanu u starších stanic, které budou potřebovat rekonstrukce a nemají již odpovídající podporu, nebo jsou v režimu překompenzace.  Částečně se představili „komerční“ členové BIOM.

Druhý den proběhla exkurze na Rakouskou bioplynku, která je specifická tím, že vyrábí pouze bioplyn (cca 120 m3 za hodinu. Složení cca 50% metan, 49% CO2 a zbytek směs). Ten přímo na místě „prodává“ Rakouské firmě AG (něco jako naše Innogy), která ve vlastním zařízení (Aminová pračka) dočišťuje plyn na 99,9% metanu, tj. zemní plyn a rovnou jej pumpuje do nízkotlaké distribuční sítě.

Jan Černý pracuje na fakultách FŽP a FSE, konkrétně na FSE se zabývá legislativou v pěstování energetických plodin, především Miscanthus x. giganteus.

Jak řeší problémy „smart“ sousedi v Rakousku?

Naši kolegové načerpali nové zkušenosti z implementace konceptu smart city a nové poznatky o problémech při digitalizaci veřejné správy. V listopadu se zúčastnili akce 6th Informed Cities Forum ve Vídni.

Smyslem konference Opening up the smart city, Open governance, data and people bylo prozkoumat, jak digitální nástroje/platformy mění řízení našich měst. Vycházejí z projektu „smarticipate“ a  vídeňského inkluzívního chytrého města. Program kriticky zkoumal tuto transformaci z pohledu různých zúčastněných stran. Akce se konala 7. a 8. listopadu v „Nordbahnhalle“, které bylo starým skladištním prostorem, který byl upraven pro konferenci (něco jako armaturka v Ústí nad Labem).

Iniciativa Informed cities se zabývá přemostěním mezer mezi výzkumem, politikou a aktivitami v udržitelném rozvoji sídel na lokální úrovni. Iniciativa vytváří prostor, kde se potkávají snílci, myslitelé a lidé činu, kteří chtějí společně vytvářet budoucnost evropských měst.

Konference poskytla mnoho zajímavých podnětů, přehled témat je ve druhé části tohoto příspěvku.

Kolegy s FSE především překvapilo, že rakouští sousedé řeší velmi podobné problémy, jako my zde v Ústí. Příkladem může být zmíněná participace obyvatel. Byla prezentována aplikace, ale tvůrci nedokázali vymyslet, jak „přimět“ širokou veřejnost, aby participovala. Nápad pořádat tuto konferenci ve starém skladišti, jehož interiér byl zrenovován, byl významnou inspirací.  Ukazuje to na jednu z možností, jak využívat staré průmyslové areály, což je velké téma i pro naše město, konkrétně např.  pro ústeckou armaturku.

Z programu konference

Digital tools and cities: genuine transformation or facade

  • Stefaan Verhulst uvedl do problematiky digital governance tools, která se stává stále populárnější ve vylepšení plánování a participace obyvatel.
  • Některé lokální vlády jsou “skeptické” k open data, kdy jedním z důvodů je monopol na informace a z toho plynoucí profit, důležité je změnit “vládní myšlení”.

Can civic tech save democracy?

  • Borja Prieto představil problematiku rozhodování mezi autoritami a obyvateli na svém příkladu ve Španělsku, kde se postavilo letiště za 30 mil. EUR a nikdy tam nepřistálo žádné letadlo – nebylo by účinnější tyto peníze uložit do nějakého fondu a zeptat se lidí, co potřebují?

Diskusní části akce

Diskusní části programu se věnovaly především zkušenostem s ICT. Jednotlivé debaty pod jmény:

The floor is yours: crowd.-sources open space! (do jaké míry digitalizovat data? Nehrozí nebezpečí ze sharingu dat?)

Knowledge is the power (závažnost open data, kdo jich může využít a kdy jsou open data nebezpečná)

What if… citizens knew everything local government knows?

  • Jan Peters-Anders představil projekt smarticipate https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=j4s2dugktso
  • podstatou projektu je sdílení dat mezi lokální vládou/autoritami a obyvateli, pilotními městy byly Hamburg, Řím a Londýn
  • projekt má několik částí, kde jednou z nich bylo zadávání stromů do mapy
    • byla zde omezení, kde mohou stromy být a kde ne (např. 5 m od chodníků, 10 m od budovy atd.)
    • poté se projekt/návrhy usazení stromů uložil a lidé mohli komentovat, jestli by takto zeleň uvítali či nikoli
    • aplikace má daleko širší využití než pouze stromy, např. zastávky, osvětlení, přechody atd.
    • NEDOSTATEK, kterého jsme si všimli – kdo bude motivovat lidi, aby si aplikaci stáhli a ve svém volném čase se jí věnovali? Nebyla nám poskytnuta přesná odpověď.

Účast na workshopech a naše poznatky

Activating vacant spaces (Libor Pacovský):

  • workshop se zaměřením na využití dat, design procesu, ekonomické/legislativní bariéry v rámci dalšího využití veřejných (např. školy mimo výuku) a soukromých prostor/ propojení nabídky a poptávky
  • Smart aplikace k tomuto účelu  

Sharing responsibility for public space (Radek Soběhart):

  • Workshop se zaměřil na využití a ochranu veřejného prostoru (public space), prohlídka probíhala v rámci centra Vídně, kde nás provázelo několik zaměstnanců magistrátu města Vídně a městské části Vídeň – centrum. Průvodci nám ukázali několik klíčových bodů, jak v centru řeší problematiku veřejného prostoru, neboť hlavní problém spočívá v tom, že veřejný prostor se zmenšuje, a to jak díky stále většímu množství turistů v centru, tak i přibývajícími obchody a další nabídkou pro turisty (občerstvení, kavárny atd.).
  • Snahou je vytvořit minimální standardy pro udržení veřejného prostoru. Zatím hlavním prostředkem městské vyhlášky, v nichž jsou stanovena základní omezení (nic 2 m od okraje chodníku atd.), pravidla pro venkovní reklamy atd. Cílem je vytvořit místa, kde se budou lidé potkávat a trávit volný čas.
  • Následná diskuse probíhala ve Staré radnici (Altes Rathaus), kde zaměstnanci radnice představili svůj projekt na digitalizaci veřejného prostoru. Město Vídeň zakoupilo auto, které má na sobě několik kamer, díky nimž snímají v různých formátech ulice města a ukládají je do databáze a vytvářejí různé mapové podklady pro budoucí plánování veřejného prostoru. Problémem je získané obrovské množstvé dat, nedostačující IT infrastruktura a nedostatek lidského personálu, který by uměl tato data efektivně vyhodnocovat.

Digital democracy for all (Lukáš Eršil):

  • velký důraz je kladen na participaci obyvatel
  • graffiti – na webu je zveřejněna zeď, na kterou mohou umělci malovat a zkrášlit tím své okolí, nejhezčí návrh vyhrává a může být zrealizován
  • spolupráce se základní školou – velký důraz na individuální talent žáků (sport vs. kultura), stavba tělocvičny v podzemí, nadzemí využito pro solární elektrárny
  • bytové domy – stavba extrémně úsporných domů, návratnost investice cca 10 let, solární panely, pro nájemníky v ceně nájmu share hybrid vehicles
  • zakončeno brainstormingem na otázku, jak ještě více zvýšit kvalitu života díky digitalizaci – zapojení studentů pro vyhodnocování dat, dobrovolníci pro zkvalitnění života ve městě (španělský příklad)

Urban Innovation Vienna

Návštěva Vídně byla zakončena návštěvou Urban Innovation Vienna, které se věnuje:

Autoři podkladů: Lukáš Eršil, Libor Pacovský, Radek Soběhart

Návštěva proběhla v rámci projektu Smart City – Smart Region – Smart Community.