Jau vairākus gadus Rīgas Tehniskās universitātes Polimērmateriālu institūta pētniece un doktorante Anda Barkāne cenšas iegūt tinti 3D printeriem no videi draudzīgiem materiāliem un to uzlabot ar celulozi. Šis unikālais atklājums ar modificētu kaņepju celulozi ar laiku varētu aizstāt komerciālās, uz naftas bāzes ražotās tintes.
Kā izvēlējāties zinātnes ceļu?
Skolas laikā mani saistīja zinātniskā fantastika. Kad vidusskolas absolvēšana nāca tuvāk, bija jāsāk domāt, ko darīt tālāk. Kad sāku meklēt augstskolu, Rīgas Tehniskā universitāte uzrunāja visvairāk, tieši ķīmijas tehnoloģijas, jo, to studējot, nākotnē bija iespēja savu tālāko gaitu saistīt ar nanotehnoloģijām, kas tajā laikā vēl bija kā sava veida zinātniskā fantastika. Tā es arī iestājos RTU. Absolvējot bakalaurus, mans bakalaura darba zinātniskais vadītājs mudināja pieteikties Vasaras skolai Vācijā. Mani tajā pieņēma, un divus ar pusi mēnešus nostrādāju Ķelnes Universitātes zinātniskajā laboratorijā, šajā laikā pārliecinājos, ka mani patiešām saista zinātniskā vide. Atbraucot atpakaļ un iestājoties maģistrantūrā, mans vadītājs paralēli maģistra darbam piedāvāja strādāt zinātniskajā projektā, kas reizē bija mans diplomdarbs. Turpināju studijas doktorantūrā, un tā arī paliku zinātnē.
Kā nonācāt pie idejas, ka vēlaties radīt dabai draudzīgu tinti 3D printeriem?
Iestājoties maģistrantūrā, minēju, ka darbojos zinātniskajā projektā. Un šis projekts bija par videi draudzīgas tintes izstrādāšanu. Maģistrantūras laikā centāmies izstrādāt šo tinti, un doktorantūrā jau izstrādāto tinti centāmies uzlabot, jo bio izejvielu produktiem nereti mehāniskās un citas specifiskās īpašības ir zemākas nekā naftas produktiem. Mūsu uzdevums bija šo produktu padarīt līdzvērtīgu vai labāku par naftas produktu. Pēcāk strādājām jau ar celulozes ievadīšanu un modificēšanu.
Ir dažādu veidu 3D printeri. Mēs strādājam ar tādiem, kas izmanto UV gaismu un šķidru tinti. 3D printerus izmanto daudz un dažādās nozarēs. Ja neskaita visiem zināmo prototipēšanu, tad 3D printerus arvien vairāk izmanto medicīnā, jo šie printeri piedāvā augstu izšķirtspēju un spēj izdrukāt unikālus produktus, kurus nevar pagatavot ar citām ražošanas tehnoloģijām. Piemēram, var noskenēt cilvēka sirdi un pēc tam to izdrukāt, tādējādi ārstiem ir iespēja pirms operācijas patrenēties uz šīs izdrukātās sirds un būt labāk sagatavotiem sarežģītām operācijām.
Kādas ir jūsu radītās bio tintes priekšrocības?
Pasaulē ir daudz zinātnisko grupu, kas strādā pie bio bāzētas tintes izveides. Mūsu unikalitāte ir tā, ka celulozes modificēšanas procesā izmantojam suberīnskābi, kas tiek iegūta no bērzu mizām. Šāda modifikācija tiek veikta tādēļ, lai uzlabotu saderību starp celulozi un tinti. Jo viens ir ūdeni mīlošs, turpretim otrs ūdeni nemīlošs. Līdzīgi kā ūdeni ar eļļu nevar samaisīt kopā. Celulozi modificējam, lai tā būtu līdzīgāka tintei un tām būtu labāka saderība.
Nanocelulozi var iegādāties komerciāli. To var iegūt no ļoti daudz dažādiem avotiem, tajā skaitā no papīra atkritumiem, skaidām, kaņepēm. Mēs izmantojam kaņepes, jo Latvijā kaņepe ir izplatīta. Izplatīts ir arī tās pielietojums, kā rezultātā rodas kaņepju atkritumi. Tā kā mēs strādājam ar nanocelulozi, mums nav nepieciešamas garas, skaistas šķiedras, tāpēc no šiem atkritumiem iegūstam mūsu nanocelulozi.
3D printeru industrija attīstās ļoti strauji. To mēdz saukt par trešo industriālo revolūciju. Pavisam nesen plastmasas traukiem meklēja bio alternatīvu, lai netiktu piesārņota apkārtējā vide, savukārt 3D industrija pagaidām vēl attīstās, un par to, vai tā piesārņo vidi, netiek runāts. Taču tā noteikti piesārņo, jo balstās pamatā uz naftas bāzes polimēriem. Mēs cenšamies izstrādāt bio bāzes polimērus, lai brīdī, kad tiks runāts par piesārņojumu un meklētas bio alternatīvas, mums būtu, ko piedāvāt.
Kādi bija lielākie izaicinājumi vai pārsteigumi, cenšoties modificēt kaņepju celulozi un radot bio tinti?
Tā kā līdz šim nebiju strādājusi ar modifikācijām, man vispirms nācās ilgu laiku pavadīt, pētot publikācijas, lasot, kā citi to dara, ar kādām vielām, un meklēt, kas tieši man būtu vajadzīgs. Pēc tam jau seko zinātniekam interesantākais posms, jo tu dari kaut ko, ko pirms tam neesi darījis vai labi pārzinājis. Izpēti publikācijas, uzraksti eksperimenta protokolu un sāc mēģināt veikt eksperimentu. Biju diezgan pārsteigta, jo man ar pirmo reizi izdevās modificēt to, ko vēlējos. 2018. gadā, kad sāku pētījumus, par bio bāzētām tintēm bija pavisam maz zinātnisko pētījumu. Izaicinājumu bija gana daudz, jo daudz ko nācās apgūt pilnīgi no jauna.
Kādas ir jūsu nākotnes ieceres un plāni?
Zinātnieki parasti neatklāj, ko plāno pētīt, lai arī citi to nesāktu darīt. Taču šobrīd ir svarīgi izstrādāt sastāvu, sagatavot paraugus, notestēt un pēc tam šo datu kopu analizēt un publicēt. Tieši analīzes procesā, kad sāc pētīt, kāpēc kaut kas uzlabojas vai pasliktinās, ir tas brīdis, kad nāk klāt idejas, ko vēl var pamēģināt, ko vēl var uzlabot. Ir idejas, ko un kā varētu mēģināt, lai vēl labāk uzlabotu bio tintes sastāvu.