Transformace energetiky nesmí znevýhodnit podnikatele
Expertní pohled
1. 6. 2023 07:10
Transformace české energetiky zahrnující postupný útlum těžby i využívání uhlí je stejně jako transformace uhelných regionů obrovskou výzvou, kterou je...
Prvním krokem přeměny metanu na metanol je výroba zeolitu. Co to je a jak se vyrábí, prozradí naše zvuková reportáž.
„Při těžbě ropy se celkově vzato pálí ohromné množství metanu. Pokud budeme mít dostatečně kompaktní systém, můžeme využívat metan, který je zadarmo, čímž bychom zároveň předcházeli emisím oxidu uhličitého do atmosféry,“ vyhlíží budoucnost Jiří Dědeček z Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd ČR (ÚFCHJH). Metodě, na jejímž vývoji pracuje, věří natolik, že se vedení ústavu rozhodlo za tímto účelem vytvořit spin-offovou společnost. Ta už dokonce má i soukromého investora.
Metanol je látka hojně využívaná v chemickém průmyslu. Hodí se jako rozpouštědlo nebo jako přísada do nemrznoucích směsí a paliv. Škála využití je ale mnohem širší. „Metanol je velmi reaktivní molekula, což chemici mají velice rádi,“ říká s úsměvem Dědeček. Tím se metanol liší od metanu, který naopak reaguje velmi málo, a tak jsou možnosti jeho využití značně omezené.
Dosud se metanol vyrábí dost složitě. „Vezmete metan a za vysoké teploty a vysokého tlaku ho necháte reagovat s vodní párou. Takto vyrobíte oxid uhelnatý a vodík. A znovu za vysokého tlaku a vysoké teploty a za použití měďnatého katalyzátoru z těchto dvou plynů usyntetizujete metanol,“ popisuje Dědeček a zdůrazňuje energetickou náročnost tohoto postupu. Proto se už několik desítek let chemici snaží přijít na to, jak metan (CH4) přímo obohatit o kyslík (neboli ho nechat zoxidovat), čímž by vznikl metanol (CH3OH).
Principiálně to dokážou už dlouho, jenže to vyžaduje asi 300krát vyšší náklady než ten současný způsob. Za těchto podmínek by oxidace metanu nikdy nemohla vejít do komerční praxe. Metoda, kterou vyvíjí Jiří Dědeček, je ale mnohem slibnější. Stále se sice nevyplatí, ale oproti dosavadní výrobě metanolu je dražší „jen“ pětkrát. Vědec věří, že se mu podaří najít způsob, jak výrobu ještě více zlevnit.
Metan projde přes bílý prášek, zeolit. Metanol vznikne katalytickou reakcí. Foto: Daniel Mrázek Základem je zeolit
Oxidace metanu na metanol probíhá v zeolitu. Jde o krystalickou látku vyrobenou z křemíku, hliníku a dalších příměsí. Právě tento zeolit je srdcem celého systému. Vědci zkoumají, jak ho připravit tak, aby měl optimální vlastnosti. „Tento hlinitokřemičitan s krystalickou strukturou a mikropóry je úžasný materiál v oblasti katalýzy. Jeho velký povrch, chemická i mechanická odolnost a přístupnost pro menší molekuly z něj dělají ideální materiál jako nosič katalytických center,“ pochvaluje si Dědeček.
Vyrobený zeolit výzkumníci umístí do reaktoru, ve kterém ho nechají zreagovat s kyslíkem. Následně do reaktoru pustí metan, který se při průchodu přes zeolit přemění na metanol. „Dokážeme zaktivovat kyslík tím, že ho přetrhneme na dva vysoce aktivní atomy navázané na železo,“ upřesňuje Dědeček s tím, že právě tento velmi reaktivní kyslík dokáže s jinak málo reaktivním metanem reagovat.
Využitelné i v malém množství
V současné době se metanol vyrábí pouze ve velkých průmyslových provozech. V malém množství se výroba metanolu nevyplatí. Do těchto továren se musí metan dopravit a ještě předtím se musí pro účely výroby metanolu vytěžit. Metoda vědců z ÚFCHJH ale bude vhodná i pro menší množství metanu – třeba právě v místě těžby ropy. Výhoda metanolu oproti metanu je i ta, že se lépe transportuje.
Jiří Dědeček se teď se svým výzkumným týmem snaží vyvinout takový zeolit, který umožní katalýzu metanu za co nejnižších nákladů – ideálně takových, které budou nižší než současná složitá a energeticky náročná výroba. „Kdybychom vyvinuli jednotku, která je schopná z velmi neužitečného a velmi obtěžujícího metanu nedělat méně problematický oxid uhličitý, ale dokonce dělat produkt, který je velmi žádaný, tak by to bylo úžasné terno,“ uzavírá s nadějí v hlase.
Chemické podrobnosti se dozvíte v naší zvukové reportáži. Klikněte na lištu v horní části článku.
