Kasmet žmonija į atmosferą išmeta vis daugiau anglies dioksido, kuris, kartu su kitais faktoriais, kuria šiltnamio efektą ir sparčiai šildo Žemės klimatą. Vien 2014 metais žmonės į atmosferą išmetė apie 40 milijardų tonų anglies dioksido, daugiausiai degindami anglis ir gamtines dujas jėgainėse, gamindami trąšas ir cementą, o taip pat kitų pramoninių ir žemės ūkio procesų metu.

Pasaulio meteorologų asociacija skelbia, kad anglies dioksido kiekis atmosferoje auga greičiausiai per pastaruosius 30 metų. Jeigu chemikai galėtų sugaudyti anglies dioksidą ir paversti jį naudingomis kitiems produktams cheminėmis medžiagomis, kaip gamyklos paverčia, pavyzdžiui, azotą, deguonį ar helį, anglies dioksidas taptų ne našta, o auksine dovana žmonijai.

Tokių cheminių medžiagų kūrimo pavyzdžių jau yra daug. Natrio karbonatui reaguojant su anglies dioksidu, gaunama geriamoji soda. Anglies dioksido injekcija į bazaltą sukuria klintis, o injekcija į magnio uolieną sukuria magnio karbonatus. JAV per metus sunaudoja 8 mln. anglies dioksido. Bet tai yra tik maža dalelė lyginant su atsiveriančiomis galimybėmis.

JAV genetikas ir chemikas George‘as Churchas genų inžinerijos metodais kuria bakterijas, saulės šviesoje vartojančias anglies dioksidą ir išskiriančias dyzeliną ir etanolį. Atsiranda galimybė neribotais kiekiais gaminti degalus, pastatyti dyzelinių degalų fabrikus visur, kur tik šviečia saulė.

Mokslininkai bando ir sandėliuoti anglies dioksidą, sugaudytą iš elektrinių kaminų ir kitų teršiklių, daugiausia laidojant giliuose požemiuose. Siekdamos išvengti pražūtingų klimato atšilimo padarinių, kai kurios valstybės jau ne vieną dešimtmetį naudoja požemines anglies dvideginio saugyklas, padedančias mažinti atmosferos taršą. Lietuva tokių natūralių saugyklų taip pat turi ne vieną. Tačiau be didelių subsidijų šis brangus anglies izoliavimo procesas ekonomiškai nėra gyvybingas.

Anglies dioksido laidojimas senuose naftos gręžiniuose, siekiant išsiurbti daugiau naftos, yra vienas iš būdų, bet neaišku, ar jis ekonomiškai pasiteisins. Anglies panaudojimo, o ne jo laidojimo, šalininkai tikisi, kad iš jo galima kurti naudingus produktus. Daug žadantis taikymas yra panaudoti anglies dioksido dujas kaip žaliavą naujų cheminių produktų gamybai, pakeičiant naftos chemiją kažkuo ekologiškai švaresniu.

Tačiau didesnio anglies panaudojimo šalininkai susiduria su sunkia chemijos problema. Anglies dioksidas yra stabili molekulė ir ji cheminiuose ryšiuose nesukaupia daug energijos. Siekiant jį panaudoti, chemikai turi pridėti energijos, dažniausiai šildant, o tai reikalauja elektros energijos. Pastaroji daugiausiai gaunama deginant anglis ar gamtines dujas ir išmetant į atmosferą daugiau anglies dioksido, nei jo buvo sugaudyta.

Mokslininkai tikisi, kad greitai anglies dioksido perteklius atmosferoje nekels rūpesčių. Reikia tik suaktyvinti tyrėjus. JAV „XPrize Foundation“ paskelbė daugiau nei 40 grupių, kurios varžosi gauti 20 milijonų dolerių premiją. Premijos laimėtojas, kuris daugiausia anglies dioksido pavers vertingais produktais, bus paskelbtas 2020 metų pavasarį.

Kai kurios grupės anglies dioksidą verčia polimerais, kitos verčia kuru automobiliams ar pramoniniais chemikalais. Visos bendrovės, kurios kuria vienokius ar kitokius cheminius produktus, kuria anglies panaudojimo pramonę, kuri sumažins klimato kaitą.

Chemikai stengiasi sukurti naujas reakcijas, naujus anglies dioksido, kaip pramonės žaliavos, panaudojimo mechanizmus. Vienas iš jų yra kurti kuro elementus arba kuro celes, kurios generuotų elektrą, versdamos anglies dioksidą į cheminį produktą. Kuro celės jau seniai naudojamos kelių kilovatų elektros energijos gamybai individualiuose namuose atokiose vietovėse daugelyje šalių. Siekiama jas taikyti elektromobiliuose.

Kuro celė yra elektrocheminis įrenginys, kuris cheminės reakcijos energiją tiesiogiai verčia į elektrinę. Kuro celę sudaro kietas elektrolitas, esantis tarp dviejų elektrodų – anodo ir katodo. Veikiant kuro celei, kuras (tai gali būti vandenilis, metanolis, etanolis ar kt.) yra nepertraukiamai tiekiamas į anodą, o oksidatorius – į katodą. Oksidatoriumi dažniausiai yra oras. Vykstant cheminėms reakcijoms, išsiskiria elektros energija ir šiluma.

O Berlyno Treptovo rajono šiluminėje elektrinėje įkurtas kuro celių inovacinis parkas. Jo širdis yra elektros jėgainė, leidžianti iš vandenilio vienu metu gauti ir elektros srovę, ir šilumą. Vandenilis yra gaunamas iš gamtinių dujų. Jėgainė gamins apie 250 kW elektros energijos ir 230 kW šilumos energijos, tai bus pati didžiausia kuro celių jėgainė Europoje.

O vandenilinių kuro celių kūrėjas Rebel Archer sukūrė reaktoriaus prototipą, kuris sujungia anglies dioksidą su aliuminiu ir deguonimi ir sukuria cheminį junginį oksalatą (C2O2−4). Oksalatai yra naudojami rūgščių gamybai, rūdžių naikintojams, medžiagų dažams ir kitiems pramoniniams chemikalams.

Kuro celei reikia tik oro ir aliuminio. Anglies dioksido deguonis reaguoja su labai reaktyviu aliuminio superoksido elektrodu ir kuria aliuminio oksalatą. Kuro celė paima energijos iš cheminių reakcijų ir nors ir jai reikia elektros įtampos reakcijai palaikyti, ji daugiau sukuria elektros energijos, nei jos sunaudoja. Reakcijai reikalingu metalu R. Archer pasirinko nebrangų ir lengvai prieinamą aliuminį.

Ir nors aliuminio gamyba sukuria daug anglies dioksido, R. Archer tikisi, kad jo kuro celės kompensuos tai, sunaudodamos daug anglies oksalatuose. Iki šiol kuro celės naudojo brangius metalus ir neaišku, ar aliuminis juos tikrai pakeis.

Oksalatai yra šalutinis produktas, kaip ir daugelis kitų chemikalų, kuriuos kuria anglies panaudojimo startuoliai. Bet kai kurių tikslai dideli. San Antonio mieste (Teksase) esanti gamykla „Skyonic“ sugaudo cemento gamyklos išmetamą anglies dioksidą ir paverčia jį į klintis ir rūgštį. „Solidia Technologies“ gamykla anglies dioksidą įterpia į betoną. Kitos gamyklos anglies dioksidą verčia į plastmasę, alternatyvų kurą ir chemines pramonės žaliavas.

Tačiau Masačiusetso technologijos instituto inžinierius Howard Herzog sako, kad daugelis iš minėtų technologijų yra pernelyg geros, kad tai būtų tiesa. Jis pastebi, kad anglies dioksidas yra iššvaistyta energija. Iš jo gauti naudingų chemikalų ar energijos nesunaudojus daugiau energijos yra ypatingai sunku. Tai sako termodinamika.

Ir nors H. Herzog sutinka, kad kai kurio bendrovės gali būti pelningos, jis mano, kad potencialas sumažinti globalinį anglies dioksido kiekį atmosferoje yra mažas.

Kendra Kuhl, startuolio „Opus 12“ Berklyje vadovė, taip pat mano, kad anglies dioksido panaudojimas klimato kaitos problemos neišspręs. Jos startuolis kuria electrocheminį reaktorių, kuris naudoja naujus katalizatorius ir atsinaujinančius elektros energijos šaltinius anglies dioksido pavertimui į polimerines statybines plytas ir kitus chemikalus.

Ir nors kol kas nėra didelės paklausos iš anglies dioksido gaminamiems produktams, K. Kuhl mano, kad turint omenyje aplinkosaugines naftos chemijos pasekmes siurbiant naftą, verta bandyti vietoj naftos naudoti iš anglies dioksido gaunamus degalus. Chemijai reikia naujos krypties.

Komentarai (3)