NOVE ENERGIJE

Pripremio: Marko Nestorović

Ugljen-dioksid kao izvor eko-goriva

Energija iz vazduha

Način na koji se u javnosti govori o ugljen-dioksidu uskoro bi mogao potpuno da se promeni. Uz malo primene hemije, ovaj gas bi mogao da postane izvor alternativnog goriva ili bi mogao da ima novu ulogu u rashladnim uređajima umesto što zagreva atmosferu

U osnovi je predlog načina izdvajanja CO2 iz industrijskih dimnjaka i njegovo pohranjivanje u okeanske bazene ili geološke formacije. Međutim, nakon što se prođe kroz sav trud da se gas izdvoji, njegovo pohranjivanje pod zemlju je rasipanje mogućnosti, navodi se u izveštaju stručnjaka Univerziteta u Oksfordu, Engleska. Oni smatraju da je pametniji potez konverzija CO2 u metanol za korišćenje kao gorivo.

Naravno, lakše je reći nego ostvariti: jedna od teškoća sa kojom su hemičari suočeni je da se bilo šta uradi sa CO2. Molekul ovog gasa je toliko stabilan da je teško naći hemikalije koje su u dovoljnoj meri reaktivne da mogu da napadnu CO2 a koja bi pri tom bili dovoljno specifične da ignorišu ostale komponente atmosfere, kao što su ugljen-monoksid i kiseonik.

Dva istraživača sa Oksforda, O'Hare i Andrew Ashley, pokazali su kako to može da se uradi pri relativno niskim temperaturama od 160 °C i pri standardnom pritisku.

Veoma reaktivna situacija

Tehnika se zasniva na molekulima nazvanim Luis baze, koji nose samo jedan par elektrona i mogu da se vezuju sa takozvanim Luis kiselinama i formiraju molekul koji se naziva „uvučeni molekul - adukt“. Godine 2008. istraživač Doug Stephan sa Univerziteta u Torontu, Kanada, modifikovao je Luis baze i Luis kiseline tako da one postanu suviše krupne da bi se dovoljno približile i stvorile adukt.

- Ovi molekuli ne mogu da reaguju, „frustrirani“ su - ističe O'Hare. - A to stvara veoma reaktivnu situaciju.

„Frustrirani“ Luis par je toliko reaktivan da, kada se u smesu doda gas vodonik, molekuli razbiju molekule vodonika i vezuju se sa njegovim jonima. Ova reakcija snižava frustraciju ali i dalje ostavlja veoma reaktivne molekule. O'Hare i Ashley su razmišljali da bi takva reaktivnost omogućila vezivanje sa CO2.

Sada su dostigli taj cilj. Njihov frustrirani par se sastojao od Luis baze TMP, odnosno tetrametillpiperidin i Luis kiseline tri (pentafluorofenil) boran. Kada su dodavani gas vodonika, i po jon kiseline i vodonika formirana je bor-vodonična veza koja može da se koristi da razbijanje stabilnog molekula CO2, koji dalje reaguje sa vodonikom i stvara metanol i vodu.

Druge ideje

I druge istraživačke grupe rade na sličnim idejama, “ali mi smo uspeli da pokupimo samo malobrojne”, kaže O'Hare. On smatra da je razlog tome što njihov frustrirani Luis par ne reaguje sa ugljen-monoksidom, iako je ugljen-monoksid reaktivniji od ugljen-dioksida.

Činjenica da se radi o reakciji koja je CO2-specifična bila bi povoljnost u praktičnim uslovima, jer ugljen-monoksid ne bi mogao da ugrozi reakciju i ne bi moglo da dođe do ispuštanja gasa iz industrijskih procesa.

Doug Stephan, koji nije bio uključen u studiju, ove napore opisuje kao “važne i uzbudljive”. On kaže da bi to na kraju moglo da dovede do sistema za smanjenje ispuštanja gasova sa efektom staklene bašte i do sistema za proizvodnju alternativnih izvora energije.

- Da bi ovakav proces bio izvodljiv, neophodno bi bilo da on bude spojen sa procesom proizvodnje vodonika - upozorava on.

Složena alternativa

Postoji još jedan sistem o kome se govori kao o mogućem načinu korišćenja CO2 bez potrebe za vodonikom. Istraživači Raja Angamuthu i Elisabeth Bouwman, sa Univerziteta Leiden, Holandija, i njihov tim su upravo pokazali da jedno hemijsko jedinjenje na bazi bakra, pod nazivom bakarni kompleks, može da pomogne da se CO2 pretvori u nešto drugo.

Bakarni kompleks

U-te boje, koji ovaj tim koristi, dobija zeleno-žutu boju nakon preuzimanja molekula CO2 iz vazduha, na sobnoj temperaturi i pri normalnom pritisku. Istraživači Angamuthu i Bouwman su koristili CO2 koji je bio obeležen teškim izotopom ugljenika da bi potvrdili da bakarni kompleks reaguje sa CO2 ali ne sa kiseonikom iz vazduha, što ukazuje da je kompleks “prilično selektivan u odnosu na CO2”, kaže Bouwman.

Nakon toga, tim je dodavao so litijuma u rastvor bakarnog kompleksa, čime je uzrokovano taloženje nerastvorljivog litijum oksalata. Putem elektrolize moguće je redukovati bakar za ponovno stvaranje bakarnog kompleksa koji će ponovo reagovati sa CO2.

O'Hare smatra da je ono što rade Angamuthu i Bouwman interesanno.

- Moju pažnju je privukla reaktivnost CO2 u prisustvu kiseonika, što znači da bi reakcija mogla da se odvija u Zemljinoj atmosferi. Međutim, iako je recikliranje bakra “jako fino”, krajnji proizvod - nerastvorljiva so - nije od koristi za proizvodnju tečnog goriva poput metanola.

Ipak, litijum oksalat je daleko od beskorisnog jer može da se redukuje do etilen glikola, koji se na primer koristi kao rashladno sredstvo u zamrzivačima. Oksalat takođe može oksidacijom da se pretvori u oksaličnu kiselinu za korišćenje u proizvodima za čišćenje u domaćinstvu.