I benzin může být obnovitelný zdroj energie - vyráběný z CO2 (třeba ukládaného do podzemí)

Před WWI německé výboje limitovala závislost na chilském ledku. Tento problém byl vyřešen Haber-Boschovou katalytickou syntézou čpavku v plynné fázi. Na podobném řešení se dnes pracuje pro syntézu paliv na bázi atmosférického CO2.

Ještě před první světovou válkou německé výboje limitovala závislost na chilském ledku pro výrobu kyseliny dusičné, sloužící k nitracím vedoucím k výbušinám. V případě anglické námořní blokády by totiž byl pro Německo přístup k chilskému ledku uzavřen. Tento problém byl vyřešen přímou syntézou čpavku známou dnes jako Haber-Boschův proces:

N2 + 3H2 = 2NH3   

prováděný za vyšších teplot a tlaků s pomocí katalyzátoru na bázi kovů; reakce je spojena s uvolněním relativně malého množství energie (?H=-21,9kcal/mol). Následující spalování čpavku za řízených podmínek pak otevřelo cestu k nové technologii výroby kyseliny dusičné. Při spalování vzniká nejprve kysličník dusnatý, NO. Ten se dál oxiduje na kysličník dusičitý NO2, a ten s vodou dá kyselinu dusičnou. Tato výroba zahájená firmou BASF (Badische Anilin- und Soda-Fabrik) v r. 1913 byla pro Německo skutečně strategicky významná. Vedle výbušin ovšem otevřela i cesty k umělým hnojivům. Fritz Haber za svůj podíl na vzniku tohoto procesu dostal Nobelovu cenu za chemii v r. 1918, Carl Bosch pak v r. 1931. V průběhu války se Haber stal i generálem a dohlížel na produkci chemických zbraní, což vedlo k německému nasazení chloru i yperitu (a vybavení armád plynovými maskami). Toto Haberovo militaristické působení však způsobilo, že jeho laureátství patří mezi kontraverzní udělení Nobelovy ceny (ovšem vedle dosti dlouhé řady dalších kontraverzních Nobelovských udělení). Ostatně - bezprostředně po prvém nasazení chemických zbraní Haberova manželka Clara, manželovo válečné angažmá odmítající, spáchala sebevraždu jeho služební pistolí.

Z německého hlediska byl Haber mužem, který se zasloužil o vlast. I když byl židovského původu, Haber sám se primárně cítil být Němcem. Ve dvacátých letech chtěl vlasti pomoci elektrochemickým získáváním zlata z mořské vody. Tento jeho projekt však skončil zcela neúspěšně. Nástup nacismu znamenal tragický zlom v Haberově životě. Sám sice zpočátku nebyl, vzhledem ku svým zásluhám, perzekuován pro svůj židovský původ. Nebyl však ochoten přihlížet, jak jsou propouštění jeho židovští kolegové. Na svoji funkci ředitele Ústavu císaře Viléma pro fyzikální chemii a elektrochemii (dnes Ústav Fritze Habera Společnosti Maxe Plancka) rezignoval s odůvodněním, že si nepřeje, aby s ním bylo nakládáno jinak než s jeho židovskými spolupracovníky. Fritz Haber emigroval v srpnu 1933, a začátkem roku 1934 v důsledku stresu zemřel ve Švýcarsku. Na první výročí jeho smrti v roce 1935 byla za osobního koordinování Maxem Planckem připravována Společností císaře Viléma smuteční slavnost. Nacisté přípravu slavnosti pochopili jako provokaci, a pruský ministr školství zakázal účast všem zaměstnancům svého rezortu. Zvláštní pohoršení způsobila poznámka na pozvánce "Uniforma či tmavý oblek", která předjímala, že by se snad této provokativní smuteční slavnosti za židovského učence mohl účastnit nějaký nositel uniformy. Slavnost se přesto konala, projevy přednesli Max Planck a Otto Hahn, který přečetl i projev třetího ohlášeného řečníka, universitního profesora, který se jako zaměstnanec ministerstva školství účastnit nemohl. Ku konci života Max Planck pro historii pak popsal i svou vlastní audienci u Hitlera dne 16. května 1933, kterou vykonal právě ve své funkci prezidenta Společnosti císaře Viléma. Planck chtěl této audience využít pro posílení státní podpory ústavům, a také se pokusit o zmírnění přístupu k badatelům židovského původu, kteří v této vpodstatě státní instituci nemohli nadále působit. Zmínil proto osud Nobelisty Fritze Habera, jehož metoda vysokotlaké syntézy amoniaku Německu umožnila produkci výbušin během prvé světové války. Planck tak chtěl upozornit, že je mnoho Židů, kteří prospěli Německu a jeho kultuře. To však Hitlera jen popudilo a prohlásil, že Židé drží při sobě jako bodláci. Planck se ještě snažil poukázat na ztráty pro Německo, pokud by všichni jeho vědci židovského původu emigrovali. To ale vyvolalo Hitlerovo rozčilení, zapřel se pevně o kolena, začal mluvit rychleji, hlasitěji, hněvivěji - a stal se nekomunikovatelným. Planck pochopil - a tiše audienci opustil. Týden po tomto výbuchu Hitlerova vzteku Planck předsedal zasedání Společnosti císaře Viléma, z kterého vzešlo ujištění Hitlerovi, že německá věda je připravena se podílet na budování nového národního státu. Na tom zasedání též došlo na odstranění 12 Neárijců ze Senátu Společnosti. Sám Planck vytrval jako prezident Společnosti císaře Viléma jen do konce svého funkčního období v r. 1936 a nesnažil se o jeho prodloužení. Pak Společnost tři roky vedl už zmíněný Carl Bosch, a pak až do sebevraždy v dubnu 1945 pro-nacistický průmyslník Albert Vögler. S koncem války se v květnu 1945 Planck nakrátce stává úřadujícím prezidentem Společnosti pro přechodné období do nové volby. Pro získání příznivějšího pohledu spojenců na Společnost, která se podílela na vojenském výzkumu i během druhé světové války, došlo v září 1946 k jejímu přejmenování na dodnes používané označení Společnost Maxe Plancka.

Německo ovšem též nemělo vlastní zdroje nafty, a i tento problém se stal předmětem syntetického řešení, známo jako Fischer-Tropschův proces, opět reakce v plynné fázi katalyzovaná kovy, vedoucí od kysličníku uhelnatého a vodíku na uhlovodíky, např. oktan:

8CO + 17H2 = C8H18 + 8H2O

a tím k syntetickému benzinu. Zde zatím ještě jde o jedovatý CO, nikoliv o nejedovatý CO2. Kysličník uhelnatý býval obsažen např. i ve svítiplynu, tyto otravy však ustoupily s přechodem na zemní plyn. Tento syntetický proces vyvinuli Franz Fischer a Hans Tropsch ve dvacátých letech.

A teprve nyní se dostáváme od kysličníku uhelnatého ku kysličníku uhličitému, CO2, hlavnímu agentu v skleníkovém jevu oteplujícím zemskou atmosféru. I CO2 může být, společně s vodíkem, surovinou pro produkci uhlovodíků, a tedy paliv včetně benzinu, a to v rámci modifikovaného (dvoustupňového) Fischer-Tropschova procesu. Nejprve je ale třeba provést konverzi CO2 na CO:

CO2 + H2 = CO + H2O

A pak už je možné v rámci Fischer-Tropschovy reakce produkovat různé uhlovodíky, kondenzovaně zapsáno:

CO + 2H2 = (1/n)(CnH2n) + H2O.

A opět jde o reakce v plynné fázi, a pro obě je opět klíčová katalýza, a kolem té dnes dál probíhají výzkumy - zase jde o katalýzu na bázi kovů (jako železa, kobaltu, manganu, mědi), nebo s pomocí zeolitů.

Takovéto přípravě syntetických paliv vychází vstříc pokrok technologií na odnímání CO2 z atmosféry, rozvíjených např. firmou Climeworks v zařízení zvaném Orca na Islandě pro ukládání CO2 do tamních podzemních geologických prostor. Orca je anglické jméno pro velrybu česky zvanou kosatka dravá, a zařízení Orca nabízí trvalé odstraňování části CO2 z atmosféry. Používá tuhý sorpční povrch pokrytý amino-skupinami, na kterých se CO2 zachycuje - chemisorbuje. Později je z povrchu řízeně uvolněn ohřevem na nějakých 100°C a deponován do podzemí, zatímco amino-skupiny se regenerují pro další sorpční cyklus. Toto by měla kupř. využívat nová generace supersonických letadel - aby vyhovovala požadavkům mezinárodních dohod o snižování emisí skleníkových plynů. A tím by také mohla  čekat větší vstřícnost států k povolování těchto letů. Supersonické lety totiž už v éře Concorde narážely na problémy s životním prostředím; v USA mohly kvůli hluku létat jen na pobřeží. Takto z atmosféry eliminovaný CO2 může ovšem místo ukládání v podzemních prostorách přímo sloužit jako surovina pro navazující chemické výroby, ať už paliv nebo i plastových materiálů. Druhou surovinou v tom modifikovaném (dvoustupňovém) Fischer-Tropschově procesu je (molekulární) vodík. Ten by měl pocházet z elektrolýzy vody prováděné proudem z jaderných elektráren, nebo ze solárních panelů či větrných elektráren. Např. by se mohly vytvořit velké plantáže solárních panelů na Sahaře a proud vést na pobřeží, kde by probíhala samotná elektrolýza (odsolené) vody.

Obnovitelná energie se chápe jako energie vyrobená z obnovitelných zdrojů, které se (v historicky krátkém) časovém měřítku přirozeně obnovují. Patří sem uhlíkově neutrální zdroje - sluneční záření, vítr, příliv, geotermální energie, apod. Mezi zdroje obnovitelné energie je také zařazována biomasa, i když u ní jde o dvě provázané fáze - na zachycování CO2 při tvorbě biomasy navazuje jeho pozdější uvolňování při jejím spalování (nebo rozkladu v přírodě). Syntetická paliva na bázi atmosférického CO2 by se mohla po boku biomasy řadit mezi obnovitelné zdroje energie.

CO2 tak může být nejen surovinou pro zelené rostliny (které by bez něj zašly na úbitě), ale i pro chemický průmysl. Ale jako na začátku minulého století stále platí, že takové nové technologie ovšem začínají v základním výzkumu. Leč - kolik delegátů té právě probíhající už 27.(!) světové klimatické konference (COP27) v egyptském letovisku Šarm aš-Šajch to ví?

Foto u perexu: Nobelista Fritz Haber se věnoval nejen vypracování průmyslové syntézy čpavku, ale též se podílel na německých chemických zbraních nasazených během 1. světové války - což pak vedlo k zavedení plynových masek v armádách včetně německé (https://rarehistoricalphotos.com/two-german-soldiers-mule-wearing-gas-masks-wwi-1916/ ).

XVIII. díl seriálu: 666@Sky - Je naprosto nezbytné, aby nebe bylo blankytné
[blankyt:666THz]
XIX. díl seriálu: https://zdenekslanina.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=803048
XVII. díl seriálu: https://zdenekslanina.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=792008

This work is licensed under CC BY-NC-ND 4.0