Palivo budoucnosti může vyrobit slunce. Na bázi fotosyntézy

Alternativní zdroje energie jsou oblíbeným zaklínadlem současnosti. Problém je ovšem v tom, že se zatím soustředí hlavně na výrobu elektrické energie. Když ji ale potřebujeme nějak uchovat, tak zároveň část oné energie zase ztrácíme. Příklad za všechny: Když chceme využít alternativní energii třeba při cestování, tak tu máme elektromobily. Jenže to životní prostředí kvůli náročnosti výroby baterií zase tak moc nešetříme. Co si ale takhle palivo vyrobit pomocí slunečního záření? Fotosyntézu mají vědci dobře prozkoumanou, ale zvládnout celý její proces uměle bylo ještě donedávna spíš snem, jenž přichází po čtení sci-fi literatury. Z toho snu se ale (zdá se) lze probudit.

Britští vědci z University of Cambridge vyvinuli zařízení, které pomocí fotosyntézy umí udržitelným způsobem přímo vyrábět syntetický plyn, takzvaný Syngas. Fotosyntézu zkrotili a vyvinuli technologii, která absorbuje sluneční záření, oxid uhličitý a vodu. Výsledkem je směs bioplynů, jež mohou být alternativou kapalného paliva nejen pro automobilové motory.

Tento proces neuvolňuje žádný další oxid uhličitý do atmosféry a na rozdíl od fotovoltaických článků funguje i za zvýšené oblačnosti.

Plyn, který se v současnosti vyrábí z fosilních paliv, může být místo toho vyroben takzvaným „umělým listem“. Výsledky výzkumu britských vědců byly publikovány v časopise Nature Materials. Syngas se v současné době vyrábí ze směsi vodíku a oxidu uhelnatého a používá se k výrobě řady komodit, jako jsou paliva, léčiva, plasty a hnojiva. Na rozdíl od současných průmyslových metod výroby bioplynu tento proces neuvolňuje žádný další oxid uhličitý do atmosféry a – co je obzvláště důležité – na rozdíl od fotovoltaických článků umělý list funguje i za zvýšené oblačnosti.

V hlavní roli katalyzátory

Možná jste neslyšeli o Syngasu samotném, ale určitě se s ním každý den setkáváte v produktech, které byly s jeho pomocí vyrobeny. „Produkovat jej udržitelným způsobem je krokem k vytvoření environmentálního, tedy k životnímu prostředí přátelského chemického či palivového průmyslu,“ uvedl vedoucí autor studie, profesor Erwin Reisner z katedry chemie v Cambridge, který strávil sedm let prací na dosažení tohoto cíle.

Jak to celé funguje? Na umělém listu jsou přítomny dva absorbéry světla, jež jsou podobné molekulám v rostlinách, které sluneční paprsky absorbují. Systém je ponořen do vody, kde jeden z absorbérů produkuje za pomoci kobaltového katalyzátoru kyslík. Tyto katalyzátory patří k nejmodernějším perovskitovým (perovskit, chemický vzorec CaTiO_3, je pojmenovaný podle ruského diplomata, ministra, mineraloga) absorbérům světla, které poskytují vysoký fotovoltaický proud. Obsah kobaltu v katalyzátoru namísto platiny nebo stříbra je výhodný, jednak je kobalt levnější, ale i efektivnější. Druhý katalyzátor umožňuje odlišnou chemickou reakci. Ta redukuje oxid uhličitý a vodu na oxid uhelnatý a vodík, čímž vytváří finální plynnou směs Syngas.

ÖMV větří budoucnost

Je určitě zajímavé, že výzkum této metody byl prováděn ve vídeňské Christian Doppler Laboratory, která se věnuje environmentálním metodám v chemii. Byl spolufinancován rakouskou vládou a rakouskou petrochemickou společností ÖMV, která (jak tvrdí) intenzivně hledá způsoby, jak zvýšit udržitelnost svého podnikání. „V zásadě existují dva způsoby, jak vyrábět vodík,“ říká Michael-Dieter Ulbrich, hlavní poradce v oddělení podnikové transformace v ÖMV.

„Je to ten tradiční z uhlovodíků, tedy fosilních paliv, a pak obnovitelný, takzvaně zelený, vyráběný například pomocí fotovoltaiky. Což bohužel zatím představuje jen dvě procenta vodíku vyrobeného po celém světě. To se ale v nové éře výroby energie musí změnit. Výzkum týmu zaměřený na výrobu Syngasu jako základu pro kapalné palivo je průlomový,“ uzavírá Ulbrich. Je pravda, že Syngas se už používá jako základ při výrobě kapalných paliv. „Dalším krokem by mělo být to, že už nebudeme vyrábět Syngas, měnit ho na kapalné palivo, ale chceme rovnou z oxidu uhličitého a vody vyrobit tekuté palivo, a to v jednom kroku,“ popisuje cíl výzkumu profesor Erwin Reisner. Fotosyntéza by se tak měla rovnou měnit v něco, jako je třeba dnešní bioplyn.