Čistá nafta z uhlí

Nová katalytická metoda umožní snížit energetickou závislost na ropě.

Cena ropy raketově roste. Její nejistá dostupnost navíc budí obavy z přílišné závislosti. Jako čím dál lákavější varianta k výrobě uhlíkových paliv všeho druhu tak vychází uhlí. Chemici teď vynalezli nový katalytický proces, který může zvýšit výtěžnost uhlí při výrobě čisté nafty.

Tato metoda, popsaná v žurnálu Science, představuje zdokonalení Fischer-Tropschovy syntézy. V principu nejde o nic nového, protože tato syntéza byla popsána před téměř sto lety. Jde o reakci oxidu uhelnatého s vodíkem za vzniku uhlovodíků. Na reakčních plynech, tedy na sloučeninách, jež vstupují do této reakce, je zajímavé, že oba vznikají při zahřívání uhlí.

Tímto způsobem vyráběli Němci palivo pro svá vojenská vozidla za druhé světové války. Ale to byla výjimka: jde totiž o velmi nákladnou, zatím nekonkurenceschopnou metodu.

Část problémů s využitím klasické Fischer-Tropschovy syntézy spočívá v tom, že ve směsi uhlovodíků, které při ní vznikají, jsou i takové, které se jako palivo nehodí. A právě na tento problém se zaměřil Alan Goldman, profesor chemie a chemické biologie z Rutgers University, a Maurice Brookhart, profesor chemie z University of North Carolina. A našli katalytickou metodu, která tyto nežádoucí uhlovodíky přeměňuje na uhlovodíky, tvořící naftu. Znamená to vlastně úpravu délky uhlovodíkových molekul: například ze směsi, v níž převažují molekuly šestiatomových uhlovodíků, vznikne při katalyzovaném procesu směs obsahující převážně desetiatomové molekuly - což je nafta.

Funguje to tak, že jeden katalyzátor uvolňuje z uhlovodíkových molekul atomy vodíku, čímž z nich vytváří takzvané radikály. Druhý katalyzátor usnadňuje rekombinaci těchto radikálů - a první katalyzátor pak zajišťuje opětovné doplnění atomů vodíku za vzniku molekul. (Vtip je v tom, že "první katalyzátor" se odlišně chová k molekulám a radikálům různé délky. Ty, které mají jinou než požadovanou délku, přednostně zbavuje atomů vodíku, čímž umožňuje jejich rekombinaci. Těm s požadovanými deseti uhlíky naopak vodík doplňuje, čímž je stabilizuje, pozn. překl.)

Nafta, vyrobená tímto postupem, má několik potenciálních výhod. Klasická nafta obsahuje molekuly aromatických uhlovodíků (molekuly, spojené svými konci do "kruhu", pozn. překl.), které se nespálí a vytvářejí "saze", což jsou často karcinogenní částice. Katalytická nafta aromatické uhlovodíky neobsahuje, takže její spalování je čistší. Tím padá jedna z hlavních námitek proti dieselovým motorům, které mají zhruba o 30 procent vyšší účinnost než benzinové.

"Tato metoda může mít velký význam," říká chemik z MIT Richard Schrock, držitel Nobelovy ceny za rok 2005. "Taková kombinace dvou katalyzátorů je unikátní. Obyčejně to nefunguje tak jednoduše."

Podle Roberta Grubbse, profesora chemie na kalifornské univerzitě Caltech, který dostal Nobelovu cenu společně s Richardem Schrockem, bylo v tomto případě klíčové, že se podařilo splnit dvě současné podmínky: procesy, které mají probíhat prakticky souběžně, mají společnou optimální teplotu a katalyzátory jsou vzájemně kompatibilní.

Zbývá ještě vyřešit řadu problémů. Například druhý katalyzátor není dostatečně stabilní. To však podle Richarda Schrocka není zásadní. Jednak se může podařit najít stabilní náhradu - nebo katalyzátor, který by se v reakčním prostředí regeneroval.

Nová katalytická metoda výroby nafty je sice slibná, ale zatím se nachází ve stadiu vývoje a není ještě zralá pro komerční nasazení.

AUTOR: KEVIN BULLIS