Palivo vyrobené ze vzduchu? Šancí pro čistou dopravu jsou syntetická nafta a plyn

Palivo vyrobené ze vzduchu? Šancí pro čistou dopravu jsou syntetická nafta a plyn

06. listopadu 2019

Minulý měsíc dvě americké univerzity informovaly o nových postupech pro využití oxidu uhličitého při výrobě “zelených” syntetických pohonných hmot. Jejich předností je udržení rovnováhy mezi oxidem uhličitým spotřebovaným při výrobě energie z fosilních paliv nebo biomasy a oxidem uhličitým vzniklým při spalování těchto paliv.

Od paliv po plasty 

Vědci ze Stantfordské univerzity ve spolupráci s dánskými kolegy publikovali v časopise Nature Energy postup, s jehož pomocí vytvořili elektrolýzou z oxidu uhličitého oxid uhelnatý. Deoxidace oxidu uhličitého je prvním krokem k výrobě téměř jakýchkoliv uhlíkově neutrálních pohonných hmot, syntetických plynů nebo plastů. V procesu bylo použito jako katalyzátoru ceru. Tento prvek, hojně zastoupený v zemské kůře, dovolil vědcům podle jejich slov “využít elektřinu pro odstranění atomu kyslíku z oxidu uhličitého se stoprocentní selekcí, bez vzniku nežádoucího pevného uhlíku”. Jeho hromadění bylo příčinou krátké životnosti přístrojů, které používaly jiné katalyzátory.  

Navržený postup tak posouvá ekologická paliva blíže průmyslové výrobě, protože znatelně snižuje výrobní náklady. Největší překážkou pro komerční nasazení zůstává vysoká finanční náročnost procesu. Ovšem i tyto náklady neustále klesají. Ekonomiku pak zlepšuje tlak na snižování emisí v důsledku řešení klimatických změn.  Nejširší využití by tato paliva nalezla u velkých dopravních prostředků, jako jsou letadla, vlaky nebo lodě. Mohou se stát doplňkem k elektrifikaci zejména tam, kde by využití baterií nedávalo technický nebo ekonomický smysl. Navíc využití umělých paliv má výhodu ve formě využití současných motorů i vybudované infrastruktury.  

1000krát více energie než u vodíku 

V laboratoři na Univerzitě v Rice výzkumníci sestrojili katalycký reaktor s bismutovým katalyzátorem. Ten dokázal využít oxid uhličitý jako vstupní surovinu a produkovat vysoce čistou koncentrovanou kyselinu mravenčí. Její získávání tradičními metodami je nákladné, kvůli nutnosti čištění pomocí energeticky náročných procesů. Vedoucí výzkumu Haotian Wang vysvětluje výhody této kyseliny následovně: “Kyselina mravenčí je nositelem energie. Je to palivo v palivových článcích, které dokáže vytvářet elektrickou energii a uvolňovat oxid uhličitý. Ten lze zachycovat a znovu využít.” 

“Tato kyselina je také velice důležitou vstupní surovinou v chemickém průmyslu,” pokračuje Wang. “Používá se i jako nástroj pro uskladnění vodíku, kdy dokáže uchovat skoro tisíckkrát více energie než stejný objem plynného vodíku. Plynný vodík je navíc složité stlačovat, což je dnes jedna z velkých výzev výroby vodíkových automobilů.“ 

Navržený reaktor by podle výzkumníků nebylo těžké upravit tak, aby produkoval i hodnotnější suroviny jako například kyselinu octovou, ethanol nebo propanolová paliva. Výzkumníci provedli také kalkulaci ekonomičnosti výroby. Extrapolovali získané výsledky na teoretickou produkci 100 tun kyseliny mravenčí denně (pro ilustraci, v roce 2006 bylo ve světě denně vyprodukováno cca 1800 tun této sloučeniny).  Kapitálové náklady na zřízení reaktoru, schopného produkovat požadované množství, by dosahovaly přibližně dva miliony dolarů a roční zisk po odečtení provozních nákladů cca 1,5 milionu dolarů. Prostá návratnost investice by v ideálním případě činila rok a čtvrt. Lze tedy předpokládat, že navržená metoda má velký potenciál komerčního využití. 

Oba dva týmy věří, že jejich práce pomůže urychlit využití oxidu uhličitého jako důležité komodity. 

“V širším kontextu je redukce oxidu uhličitého velice důležitá především kvůli dopadům na globální klima a uplatnění při ekologických chemických syntézách. Jestliže elektřina bude získaná z obnovitelných zdrojů jako slunce nebo vítr, můžeme vytvořit smyčku, při které měníme oxid uhličitý v něco důležitého bez toho, abychom ho museli zvyšovat jeho koncentraci v atmosféře.“ uzavírá Wang. 

Drážďanský startup s českou stopou

O využití syntetických paliv se zajímá také české Skupina ČEZ. Prostřednictvím svého fondu INVEN CAPITAL získala v roce 2015 menšinový podíl ve firmě Sunfire, jež rozvíjí a uvádí do průmyslové výroby energetické technologie přispívající ke snižování emisí oxidu uhličitého a rozvoji decentralizovaných zdrojů. 

Vlajkovým produktem společnosti Sunfire je světově unikátní technologie palivového článku, jež funguje obousměrně, takže dokáže přeměnit palivo (například zemní plyn) na elektřinu a teplo, ale i elektřinu zpět na vodík a další plyny (Power-to-Gas) nebo systetická paliva (Power-to-Liquids). Tato technologie představuje významné vykročení k vyššímu samozásobení spotřebitelů energií a ke zlepšení účinnosti využití energetických zdrojů. 

Společnost Sunfire byla založena v Drážďanech roce 2010 a velmi brzy se prosadila jako důvěryhodný partner globálních společností jako je The Boeing Company, Vaillant nebo AUDI. 

Zdroje:

icis.com, popularmechanics.com, stanford.edu, rice.edu, static-content.springer.com, popularmechanics.com, foto: Sunfire