To, co mají děti v plenkách, dokáže zázraky. Vyzkoušejte superabsorbent

Některé převratné technologie připomínají více než elegantní výrobky z chladného kovu spíše beztvarou krupičnou kaši. Právě bez nich by však náš každodenní život vypadal úplně jinak. Superabsorbenty jsou chemické látky schopné pohltit množství vody mnohasetnásobně převyšující jejich vlastní váhu.

Pokus, na který se můžete podívat na videu a sami si ho doma vyzkoušet, ilustruje vlastnosti superabsorbentu. Vlastnosti této „zázračné krupičné kaše“ si vyzkoušíme při pěstování velikonočního osení. Na podobném principu je založeno dnes velmi populární hydroponické pěstování rostlin. Další superabsorbenty pak i ve vaší ledničce pohlcují šťávu vytékající z baleného masa nebo zachytávají vysráženou vodu v nádrži automobilu (viz níže).

Pomůcky

Co budeme potřebovat

• dětskou jednorázovou plenku (nepoužitou)
• uzavíratelnou plastovou krabičku
• sklenici vody
• nádobu na rozmíchání
• nůžky
• čajovou lžičku
• osení (nebo jiná semena snadno klíčících rostlin)
• keramickou misku nebo jinou nádobu na pěstování

Jako vydatný zdroj superabsorbentu nám poslouží jednorázová dětská plenka. Dále budeme k pokusu potřebovat vodu, semena ječmene a misku na jeho pěstování.

Jak pěstovat na plence

Novou nepoužitou plenku podélně rozstřihneme nad plastovou krabičkou a rozevřeme ji tak, aby se její obsah mohl snadno vysypat ven. Obě poloviny vložíme spolu se lžičkou do krabičky, důkladně zavřeme víčko a krabičkou asi půl minuty intenzivně třepeme.

Po vyndání zbytků plenky spolu s uvolněnými chomáči vaty nalezneme na dně malou hromádku bezbarvých kuliček polyakrylátu sodného.

Kuličky přesypeme do misky a zalejeme 2–3 dl vody. Během krátké chvíle kuličky všechnu vodu absorbují a sklenici vyplní vlhkou hmotou připomínající sníh. Pokud misku nakloníme, nabobtnalý gel veškerou vodu bezpečně zadrží uvnitř.

Vypěstujte si velikonoční osení v plenkách. Tohle všechno budete potřebovat.

Dvě třetiny vzniklého gelu přesypeme do připravené misky a rovnoměrně jej rozprostřeme. Na jeho plochu vysejeme semena osení a opatrně je převrstvíme zbytkem gelu tak, aby byla všechna zakrytá. Misku s osením umístíme na teplé světlé místo a v případě potřeby zavlažíme vodou pomocí postřikovače nebo opatrným zalitím. Jednou denně je třeba misku otočit, aby rostlinky nerostly šikmo za světlem. Během týdne nám rostlinky vytvoří známý hustý zelený porost.

Jak ten zázrak funguje

Suché kuličky gelu připomínají svojí strukturou klubko náhodně smotaných plastových provázků navzájem propojených do husté sítě. Z chemického hlediska jsou to zesíťované polymerní molekuly polyakrylátu sodného. Tyto obří molekuly obsahují ve své struktuře velké množství záporně nabitých karboxylových skupin pevně držících kladně nabité sodné ionty.

Při kontaktu s vodou se sodné ionty uvolní do roztoku a jejich kladný náboj přestane kompenzovat záporně nabité „provázky“ polyakrylátu. Ty se začnou navzájem elektrostaticky odpuzovat a snaží se co nejvíce vzdálit. Volná síť „provázků“ se tak napne a vytvoří uvnitř kuličky kapsy vyplněné okolní vodou vháněnou dovnitř osmotickou silou. Kuličky polymeru díky tomu rychle zvětšují svůj objem a během krátké chvíle jsou schopny v sobě zadržet vodu odpovídající více než dvousetnásobku své vlastní váhy.

Superabsorbenty pro vesmír, dům i zahradu

Doslova hvězdná dráha superabsorbentů začala poměrně nenápadně. Začátkem šedesátých let minulého století vědci v USA pátrali v rámci projektu ministerstva zemědělství po novém materiálu schopném opakovaně zadržovat a uvolňovat v půdě velká množství vody. Výsledkem jejich výzkumu byl materiál nazývaný Super Slurper („Super Srkač“) schopný zadržet množství vody až čtyřsetnásobně převyšující jeho váhu.

Ministerstvo následně poskytlo tento koncept několika komerčním firmám k dalšímu vývoji a první komerční výstupy na sebe nenechaly dlouho čekat. Různé druhy superabsorbentů založených především na bázi polyakrylátu nalezly již počátkem sedmdesátých let použití v dětských plenkách i hygienických vložkách pro ženy, odkud se v následujících desetiletích rozšířily prakticky do všech průmyslových odvětví.

Dnes nám tak například pomáhají pohlcovat vytékající šťávu u baleného masa, zachytávat vysráženou vodu v nádržích automobilů, chránit elektrické kabely před korozí, efektivně hasit požáry nebo hydroponicky pěstovat rostliny ve sklenících. Jejich schopnost bezpečně pohltit překvapivě velká množství produktů dětského metabolismu dokonce inspirovala NASA na konci 80. let k vytvoření oblečení nazývaného „Maximum Absorbency Garment (MAG)“. Tyto důmyslné plenky pro dospělé se tak staly díky své schopnosti zadržet až 2 litry moči nezbytnou pomůckou astronautů během mnohahodinových výstupů do vesmíru.

Experiment vznikl díky VŠCHT.

Tento experiment pro vás připravili Jan Havlík, Tomáš Belloň a Petr Holzhauser z katedry učitelství a humanitních věd, VŠCHT Praha.