Bezemisní fosilní energetika? Američtí vedci vyvinuli spalování uhlí, které spotřebovává oxid uhličitý

Liang-Shih Fan drží vzorky materiálů vyvinutých v univerzitních laboratořích a které umožňují bezemisní fosilní energetiku., courtesy of The Ohio State University.

Foto | Jo McCulty / The Ohio State University

Proces, který v praxi funguje zatím v technologických laboratořích Ohijské státní univerzity, zpracovává buď uhlí, zemní (břidlicový) plyn nebo biomasu, a zároveň spotřebovává oxid uhličitý. Výsledkem je „řada užitečných produktů, včetně elektřiny“. A u fosilních zdrojů energie poněkud nečekaný bonus? Chemická kaskáda zmíněných procesních reakcí do atmosféry neuvolňuje žádný oxid uhličitý. Přesněji řečeno, za určitých podmínek spotřebovává všechen oxid uhličitý, který během reakcí vzniká, a ještě odsává další z vnějších zdrojů.

Než se z dneška stane zítřek

Tým z OSU si nechal k celému objevu zařídit několik patentů. Pod komerční kontrolou tak mají jak katalyzátory zmíněné reakce, tak i technologii, která snižuje o 50 % finanční náklady na produkci tzv. syngasu, syntetického plynu. Sama technologie přitom vychází z principu chemické smyčky, kde využívá částice oxidů kovů ve vysokotlakých reaktorech ke „spalování“ fosilních paliv a biomasy, bez přítomnosti vzduchu. Kyslík pro hoření dodávají právě oxidy kovů. Lidé z OSU ladí detaily technologie CDCL (coal-direct chemical looping) už deset let, ale teprve loni se přiblížily hranici 99 % úspěšnosti „bezemisního“ spalování.

Na objevu se podepsala celá řada specialistů různých inženýrských oborů a chemiků, na realizaci samotné má ale lví podíl Liang-Shih Fan, profesor chemického a biomolekulárního inženýringu. „Je bez debat, že obnovitelné zdroje energie jsou budoucnost. Námi vyvinutá technologie není samospasitelná, ale má překlenovací charakter. Potřebujeme totiž vytvořit přemostění mezi současností energetiky a její nástupnickou generací. Věřím, že solární a větrná energetika je dobrou volbou pro budoucnost, ale bude trvat nejméně tři desetiletí, možná déle, než bude plně dostupná opravdu všem.“

Už před pěti lety, kdy se rozpracovaný model technologie CDCL jevil velmi slibně, trpěl koncept jedním podstatným nedostatkem. Tím byla vysoká spotřeba pro reakci nezbytných oxidů kovů. S jednou (blíže nespecifikovanou) várkou tehdy dokázali výzkumníci realizovat zhruba 100 cyklů spalování, které postačily na osmidenní nepřetržitý provoz. Nyní, po ladění technických detailů, už zvládnou 3000 cyklů, které znamenají osm měsíců provozu. A technologie se v rámci prototypových zkoušek přesouvá z laboratoří do prvních experimentálních elektráren.

Čtyřicet let bádání, deset let vývoje

„Je to slibné, lákavé a s vysokým potenciálem využitelnosti,“ hodnotí svůj projekt profesor Fan. „Ale nedělejme si přehnané iluze. Skutečné inovace jsou ve vědě spíše neobvyklým zjevem a nestávají se přes noc. Tato technologie by nevznikla bez čtyřiceti let soustředěného vědeckého zájmu inženýrů celé univerzity. A jen posun její úrovně do sféry blízké skutečné praxi mi trval deset let. Je to moje celoživotní práce.“

Lidé z OSU nemají o využitelnosti technologie pochyby. Je možné jí totiž „navařit“ na řadu fungujících průmyslových provozů. V zásadě je pro aplikovatelnost potřebné jen to, aby daný provoz spotřebovával energii a produkoval uhlíkové emise v dostatečné míře. A zvláště efektivní by mohla být v provozech, které se soustředí na produkci plastů, dusíkatých látek (například hnojiv) nebo uhlíkových vláken. Substrát zpracovávaný technologií CDCL totiž může fungovat jako platforma pro jejich syntézu.

Zájem o začlenění technologie už projevil energetický a těžařský koncern Linde Group, který hodlá ve spolupráci s univerzitou rozběhnout sérii spaloven zemního plynu, které by neprodukovaly žádné emise.