Od emisij do dobička

Kemikom na Kalifornijski univerzi v Berkeleyju je uspelo razviti katalizator, ki spreminja ogljikov dioksid iz dragega odpadnega produkta v dobičkonosen vir. Njihov katalizator namreč spreminja ogljikov dioksid v ogljikov monoksid. Ta je sicer za človekovo zdravje neprimerno bolj škodljiv od CO2, vendar ga je mogoče obvladati (učinkovito preprečevati njegovo uhajanje v ozračje) in uporabiti za proizvodnjo plastike in goriv.

Takšna proizvodnja poteka že vrsto let, le da ogljikovega monoksida doslej niso pridobivali iz toplogrednih izpustov ogljikovega dioksida. Postopek, kako to storiti, so kemiki s Kalifornijske univerze podrobno opisali v reviji Science.

Postopek je zlasti pomemben v sedanjih razmerah, ko so se ravni CO2 v ozračju s predindustrijskih 280 delcev na milijon povzpele na rekordnih 400 delcev na milijon in se še naprej naglo višajo. Izpusti so v glavnem posledica zgorevanja premoga, ki se mu, kot kažejo podatki, še ne bomo kmalu odrekli. Emisije bi se sicer zmanjšale, če bi v obratih na premog uvedli sprotno odstranjevanje in dolgoročno skladiščenje ogljikovega dioksida, vendar je ta postopek za zdaj še izredno drag.

Trenutno na svetu deluje le ena komercialna termoelektrarna, ki učinkovito izvaja postopek odvzemanja in skladiščenja CO2, in sicer obrat Boundary Dam v lasti družbe Sask Power v bližini Saskatchewana v Kanadi, ki so ga odprli lani (na fotografiji). Ogljikov dioksid iz zgorevanja premoga v mehurčkih napeljujejo skozi velike kadi, napolnjene z aminsko raztopino, ki zadrži CO2. Sam postopek je zelo drag. V Boundary Damu visoke stroške krijejo s prodajo plina bližnjemu naftnemu podjetju, ki ga uporablja pri črpanju nafte. Vendar takšnih obetavnih primerov žal ni veliko.

Kako spremeniti ogljikov dioksid v ogljikov monoksid, so sicer kemiki odkrili že pred dvajsetimi leti. Takrat so razvili postopek, pri katerem so za konverzijo CO2 v CO uporabili kobaltove porfirine. Znani kot elektrokatalizatorji, ti porfirini v raztopini, v katero dovajajo CO2, iz vsake molekule CO2 izločijo kisikovo molekulo. Žal pa ti elektrokatalizatorji ostanejo stabilni samo v organskih topilih, ki so zelo škodljivi za okolje. Če so v vodi, se združijo v grude, kjer postanejo počasni in neučinkoviti v lovu za molekulami kisika.

Kalifornijski kemiki pod vodstvom Christiana Diercksa so si zato prizadevali ustvariti elektrokatalizatorje, ki tudi raztopljeni v vodi ostanejo stabilni. Molekule porfirina so okrepili tako, da so jih narahlo stkali skupaj v visoke med seboj povezane skladovnice. Ujeti v takšno mrežo se ti katalizatorji ne grudijo, v kanale v njihovem tkanju pa se ujame ogljikov dioksid.

Ko je razvojna skupina te prepletene kemijske snovi premazala na elektrodo in jo potopila v vodo, so porfirini spremenili ogljikov dioksid v ogljikov monoksid s hitrostjo 290.000 molekul na sekundo. To je 26-krat hitreje, kot je uspevalo katalizatorjem pred to izboljšavo. Hkrati so ostali zelo stabilni in so delovali z nezmanjšano močjo vseh 140 ur, kolikor dolgo je trajal njihov preizkus.

Do zdaj je kalifornijskim raziskovalcem pod Diercksovim vodstvom uspelo narediti le majhne količine teh katalizatorjev, zato še ne morejo predvideti, kolikšni bi bili stroški spreminjanja ogljikovega dioksida v ogljikov monoksid v običajnem energetskem obratu.