Palivo z oxidu uhličitého? Nový katalyzátor tomu jde naproti

TLDR: Potažení známého katalyzátoru porézním polymerem zvyšuje efektivitu konverze oxidu uhličitého a vodíku na paliva desetinásobně, a rychlost až tisícinásobně. Zvyšuje to šanci, že bychom mohli z hlavního klimatického problému udělat něco užitečného – anebo mít v záloze alespoň možnost zmírnit budoucí oteplování planety. Studie tuna.

Problém výhodou

Představte si, že existuje jednoduché řešení všech těch debat kolem změny klimatu. Že bychom nejenže mohli přebytečný oxid uhličitý z atmosféry odstranit, ale dokonce z něj udělat palivo! Není to tak úplně fikce, pokud jste někdy topili dřevem (biomasou vzniklou majoritně z konverze atmosférického uhlíku do pevné podoby), naplnili jste tuto vizi sami! Gratuluji! Ale přírodní metody ukládání uhlíku jsou pomalé – naštěstí by jim mohl vypomoct nově vyvinutý chemický katalyzátor!

Stejně jako jiná jednoduchá řešení, i tohle je samože na mnoha úrovních hudba daleké budoucnosti. Nejenom na té konceptuální úrovni, ale i na úrovni praktické (masivní konverze atmosférického uhlíku do pevného by pořád byla cokoliv, jen ne jednoduchá). Stromy navíc skutečně při přeměně oxidu uhličitého odvádějí perfektní práci a především zadržují obrovská množství vody v krajině! Ale pokud se začnou naplňovat černé klimatické scénáře o oteplení o jednotky stupňů Celsia, budeme asi potřebovat něco trochu rychlejšího než jsou pověstně pomalé stromečky…

Nově vylepšený katalyzátor vyvinutý na Stanfordu by právě tohle mohl zajistit. Mění totiž „odpadní“ atmosférický oxid uhličitý v podstatě na syntetické palivo. Děje se tak s pomocí koňské dávky vodíku, výsledkem jsou ale molekuly etanu, propanu a butanu – přičemž o efektivitě posledních dvou jmen při topení asi nemusím nikoho dlouze přesvědčovat!

Samože, na Stanfordu nejsou zase takoví koumáci – podobná konverze oxidu uhličitého na palivo už napadla řadu chytrých hlaviček. Idea je vlastně prostá – stačí „obrátit“ princip využívání paliva naruby. Abyste zachytili co nejvíce uhlíku, potřebujete tvořit uhlovodíky s co nejdelším řetězcem. Ideální by byly řetězce s 8 až 12 atomy uhlíku, které známe z ropy.

Vodík, liška podšitá, ale není sám o sobě zase tak primitivní sranda, a celá rovnováha reakce nic neusnadňuje. Čím delší je totiž řetězec, tím více tepla a tlaku je potřeba. Kvůli tomu je podobná přeměna zplodin na palivo stále značně drahá. Hledání látky, která by cenu mohla snížit, je ale ze zjevných důvodů velmi atraktivní. A tým Matteo Carngella ze Stanfordu si myslí, že je mu na stopě.

Kalibrace reakcí

Jeho vědátoři se totiž podívali na zoubek porézním organickým polymerům, tedy „houbovitým“ matrošům, jejichž póry lze relativně snadno zvětšovat a zmenšovat tak, aby výsledek šel naproti maximalizaci reaktivity oxidu uhličitého a vodíku do řetězců. Spolu s katalytickou směsí (ruthenia a oxidu titaničitého), které reakci urychlí, tak vědátoři až desetinásobně zvýšili efektivitu produkce vyšších uhlovodíkových řetězců!

Realita nám tu opět háže klacky pod nohy zejména v přítomnosti oxidu titaničitého , kterého není zrovna přehršle mnoho. Ale nad tím budeme muset momentálně přivřít oči. Možná, že budoucí výzkum odhalí i levnější analogické sloučeniny. Popojedem.

Nový macek na rybníce? Zdroj: Public Domain, vlastní
Nový macek na rybníce? Zdroj: Public Domain, vlastní

Desetinásobně zvýšení efektivity je totiž sice impresivní, ale to není vše. Za pozornost stojí zejména skutečnost, že rychlost výroby čtyřuhlíkatých řetězců butanu se potažením katalyzátoru specifickým druhem porézního organického polymeru zvýšila 1000krát!

Nepokrytý katalyzátor je totiž na svém povrchu pokrytý příliš velkým množstvím vodíku, což omezuje schopnost uhlíku najít další uhlíky, se kterými se může spojit. Náš porézní polymer na povrchu, zdá se, srovnává poměr uhlíku a vodíku a umožňuje tak vytvářet delší uhlíkové řetězce ze stejných reakcí. Tomu se říká lifehack!

Zlí jazykové

Jak jsem naznačil, pořád to není tak efektivní, aby Stanford oznámil, že za týden bude vyrábět z atmosféry palivo levnější než saudská ropa! Je ale asi vidět, že postupné štelování celé reakce a hledání způsobů, jak ji udělat co nejvíce efektivní, postupně zlepšuje celkové výnosy.

I pokud by se nepodařilo to, o co se chemici snaží – najít metodu rentabilní konverze přebytečného atmosférického oxidu uhličitého na paliva, která se budou prodávat – co nejvíce efektivní podobná reakce se rozhodně může hodit pro strýčka Příhodu…

A jasně, zlí jazykové mohou namítat, že s odsáváním oxidu uhličitého to přehnali třeba v lore Snowpiercera, nebo že tohle neřeší plundrování zdrojů planety, a jenom to odsouvá jiné otázky. Ale kdo chce vyřešit všecky problémy světa najednou, těžko může počítat s něčím jiným než se zklamáním. Pro ty ostatní bude alespoň dílčí pokrok v alternativních cestách řešení klimatických problémů zprávou sice nedokonalou a složitou, ale alespoň reálnou!

Dosavadní katalyzátory, které to měly zajistit, byly ale pořád nedostatečně efektivní. A to vlastně zase tak nemění ani katalyzátor upravený (pamatujte, není jednoduchých řešení). Stanfordská sranda ale ukazuje, že výzkum podobných látek se zlepšuje a jeho výsledky nabízejí stále levnější cenu přeměny oxidu uhličitého na palivo – a to zvyšuje šanci, že tyhle srandy budou jednou k dispozici.

[Ladislav Loukota, Mira Peřina]


Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

2 komentáře: „Palivo z oxidu uhličitého? Nový katalyzátor tomu jde naproti

  • 17. března 2022 (10:56)
    Permalink

    Ale oxid uhličitý je popel. To znamená, že jestliže z něho máme vytvořit palivo, musíme do něho vložit veškerou energii, která se spálením toho paliva má uvolnit plus ještě značné množství energie navíc dané účinností těch procesů. Energeticky je to dost nesmyslné.

    Reagovat
    • 04. dubna 2022 (18:10)
      Permalink

      Energii budeme vždycky potřebovat. Čím vice ji budeme mít k dispozici, tím lépe by mohlo být civilizaci, životnímu prostředí a přírodě. Nikdy sice nevytvoříme spravedlivou společnost, snad se ale podaří vytvořit alespoň společnost dostatečně stabilní a bohatou i pro ty nejchudší. Třeba se podaří (konečně) jaderná fúze, což by mohlo na přechodnou dobu stačit. Pak by nebyl problém zbavit se CO2 z hlediska spotřeby energie. Vyřešili bychom problém i s nedostatkem pitné vody – byl by dostatek energie na její odsolování atd. Škoda, že umělá fotosyntéza má zřejmě nepřekročitelné fyzikálně-chemické mantinely

      Reagovat

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama