Uhlí pomůže i v příštích staletích

Zhruba za půlstoletí vyschnou ekonomicky těžitelné zásoby ropy, brzy poté ji bude následovat zemní plyn. Z klasických zdrojů energie zůstane jen uhlí. Vědci a technici proto nyní pracují na nových metodách jeho využití.


Už císařské Německo si počátkem 20. století uvědomilo, že strategické zásoby ropy se pohříchu nacházejí mimo sféru jeho vlivu. Němečtí chemikové se proto vrhli na uhlí, kterého měli dost - nešlo jim o nic menšího než z něj za přijatelnou cenu vyrobit benzin. Dnes vinou ropné krize řeší podobný problém celý západní svět. Proto znovu ožívá zájem o uhlí. To bude muset nahradit ropu nejen jako palivo, ale i jako surovinu pro chemický průmysl, zemědělství, potravinářství, farmaceutickou výrobu a mnoho dalších odvětví.


Zásoby na 600 let?

Podle odhadů organizace World Coal Institute vystačí v současnosti ověřené zásoby uhlí na dalších nejméně 155 let těžby. Německý Svaz uhelného průmyslu soudí, že při nynějším tempu spotřeby nám vydrží dokonce 270 let. Kromě toho existuje velké množství zatím neprozkoumaných zásob, navíc lze předpokládat, že nové technologie umožní dobývat i dosud netěžitelné sloje. Většina odhadů proto počítá s tím, že uhlí vystačí až 300 let, podle jiných zdrojů až 600 let.

Uhlí jako zdroj energie však má pro moderní technologickou civilizaci dva základní nedostatky. Především není kapalné, takže jej nelze využívat v moderních dopravních prostředcích - automobil nebo letadlo, kde "topič v podpalubí přikládá", si lze představit jen stěží. Druhým problémem jsou zplodiny hoření. Metody odsiřování, které se uplatňují v elektrárnách, se nehodí pro motory. Díky kampani proti globálnímu oteplování navíc vystupují do popředí i problémy s emisemi oxidu uhličitého.


Energie i pro auta

Cestovat automobilem na uhlí by se asi dnes chtělo málokomu. Kdysi populární parní vozy Sentinel sice kromě uhlí jezdily i na dřevo, nastartování (tedy přesněji řečeno roztopení kotle) ale trvalo půl hodiny.

Obtížnou manipulaci s uhlím přitom svým způsobem vyřešili už v 19. století, kdy se z něj v malých městských plynárnách vyráběl svítiplyn a rozváděl se potrubím do domácností. Dnes se zplynování využívá nejen při ekologičtější výrobě elektřiny z uhlí, ale i při pokusech se společnou přeměnou uhlí, biomasy a odpadových plastů na energii a paliva.

Pro pohon dopravních prostředků jsou ale plynárny a trubky k ničemu. Němečtí vědci však od počátku 20. století postupně přišli s několika postupy, jak z uhlí a vody vytvořit směs uhlovodíků, kterou pak lze dál zpracovávat podobně jako surovou ropu. Tedy i na naftu a benzin.

Celá záležitost má pár háčků. I navzdory stoupající ceně ropy je benzin z uhlí pořád mnohem dražší. Kromě toho ropné společnosti uhelným technologiím z pochopitelných důvodů nijak nepřejí - a mají dost moci i prostředků, aby jim ztížily cestu do praxe.

Existovaly však země, které potřebovaly vyrábět benzin z uhlí za každou cenu, protože se ke světovým zásobám ropy nedostaly. Kromě Hitlerovy třetí říše to po druhé světové válce byla především Jihoafrická republika postižená mezinárodním embargem kvůli apartheidu. Syntetický benzin do značné míru umožňoval německému wehrmachtu válčit, přestože říše nedobyla ropná pole u Kaspického moře a později přišla i o rumunská ložiska. V Jihoafrické republice zase zjistili, že produkce benzinu z uhlí může být mnohem rentabilnější, když se současně vyrábějí suroviny pro chemický průmysl a elektřina.

Dnes se za nejperspektivnější metodu zkapalňování uhlí považuje takzvaný Fischer-Tropschův proces. Při něm vodní pára za přítomnosti katalyzátorů působí na oxid uhelnatý vznikající nedokonalým spalováním uhlí. Výsledkem je směs vodíku a oxidu uhličitého zvaná syngas. Z ní se pak vyrábějí kapalné uhlovodíky včetně benzinu. Bude tedy možná jen otázkou času, kdy zase začneme jezdit na uhlí - byť už bez přikládání do kotle.


Cesta k čisté elektřině

Uhlí je už teď základní surovinou pro výrobu elektrické energie - odhady jeho podílu ve světovém měřítku kolísají mezi 40 až 70 procenty. Problémem využití uhlí v elektrárnách je nízká účinnost přeměny na elektrický proud (u moderních jednotek se udává okolo 40 procent) a znečišťování životního prostředí. Vyspělé země proto vynakládají velké úsilí při vývoji nových metod spalování. Spojené státy pracují na projektu CCT, tedy Clean Coal Technologies. Spočívá především ve zlepšení systémů dopravy paliva a vzduchu do plamene, které jsou vhodné zejména pro uhlí s nižším obsahem popela a vyšší výhřevností. V USA je v provozu přibližně 90 technologických jednotek s práškovým spalováním uhlí o celkovém výkonu 27 000 MW.

Podobné jednotky se objevují také v Evropě. Ta má i svůj projekt zcela bezemisních elektráren označovaný ISCC. Podílejí se na něm vědci z Německa, Polska, Finska a Španělska. Brusel výzkum financuje částkou 1,9 miliardy eur. První bezemisní elektrárny by měly začít produkovat energii okolo roku 2020.

V projektu těchto elektráren se klasické spalování uhlí nahrazuje hořením v přítomnosti vodní páry obsahující přísadu páleného vápna. To absorbuje vznikající oxid uhličitý a výsledkem procesu je uhličitan vápenatý (vápenec). Při dostatečném množství vápna tak lze emise oxidu uhličitého úplně zlikvidovat. Dalším produktem chemických reakcí je vodík, který se následně spaluje za vzniku neškodné vodní páry. Vyprodukovaný vápenec se v dalším reaktoru vypálí a opět se vrací do procesu.


Kam s ním? Pod zem

I v té nejčistší elektrárně budoucnosti však bude vznikat oxid uhličitý, který patří mezi obávané skleníkové plyny. Ve skutečnosti je ovšem odstraňování CO2 ze spalin v uhelných elektrárnách snazší než z jakýchkoliv jiných zdrojů.

V současnosti se předpokládá především uplatnění metody CCS - Carbon Capture and Geological Storage (zachycování uhlíku a ukládání do podzemních zásobníků). Jako vhodné se pro jímání CO2 jeví geologické formace, z nichž byla vytěžena ropa a zemní plyn, netěžitelné uhelné vrstvy, solné dómy a další útvary s nepropustným nadložím.

Někteří odborníci ale poukazují na ekonomické problémy a ekologická rizika spojená s ukládáním pod zem. Uvažují proto spíš o tom, že CO2 by se při výrobě elektřiny pohyboval v uzavřeném cyklu a neopouštěl elektrárnu. Jiní věří, že výroba nových materiálů založených na unikátních vlastnostech uhlíku se stane odběratelem elektrárenské produkce CO2. Příroda právě z tohoto plynu syntetizuje prakticky veškerou živou hmotu, člověk tedy může tyto procesy napodobit. Už nyní představují uhlíkové kompozity a nanomateriály perspektivní suroviny - jednou možná nahradí mizející zásoby kovů a dalších přírodnin. n


Čím starší, tím kvalitnější

Uhlí je hornina, v níž převládá prvek uhlík. Obsah uhlíku (takzvané prouhelnění) závisí především na době, po kterou přeměna z rostlinné hmoty na výsledný nerost probíhala. Čím je uhlí starší, tím je procento uhlíku vyšší. Tím méně je také patrná původní rostlinná složka, tj. fosilie, zbytky rostlinných tkání, pryskyřice atd. A především tím je uhlí kvalitnější a žádanější.

Prouhelnění a zastoupení příměsí však záleží i na dalších okolnostech, především na druhové skladbě rostlin, z nichž uhlí vzniklo, na povaze ložiska a jeho geologické historii apod.

Vedle uhlíku jsou v uhlí v různé míře zastoupeny hlavně voda, jílové a silikátové horniny a sloučeniny síry. Nekvalitnějším a nejstarším druhem uhlí je antracit, v němž obsah uhlíku překračuje 90 procent.

AUTOR: Jan A. Novák
AUTOR-WEB: www.ihned.cz