i

Aktuální číslo:

2022/6

Téma měsíce:

200 let G. J. Mendela

Katalyzátory nad zlato

Produkce paliv a chemikálií – největší výzva pro katalýzu v 21. století
 |  4. 4. 2022
 |  Vesmír 101, 235, 2022/4
 |  Téma: Suroviny

Naše primární energetická spotřeba je z více než 80 % zajišťována pomocí fosilních paliv. Závislost na nich je natolik silná, že představa jejich úplného opuštění jako primárního zdroje energie vede k obavám, že bude ohrožena energetická soběstačnost, což by následně vedlo k poklesu životní úrovně. Diskuse o energetické soběstačnosti probíhá hlavně s ohledem na konečné spotřebitelské ceny energií. To však pomíjí nezastupitelnou roli fosilních paliv jako surovin v řadě chemických výrob, například ve výrobě umělých hnojiv či pokročilých materiálů.

Koncept odklonu od fosilních paliv je založen na prosté bilanci, kdy je energetická spotřeba lidstva porovnávána s celkovým energetickým příkonem, který Zemi poskytuje Slunce. V současné době lidstvo spotřebovává (včetně ztrát) zhruba 170 000 TWh energie za rok.1) Jakkoliv je tato spotřeba enormní, celkový energetický příkon Slunce je zhruba 10 000krát vyšší. Tato energetická bilance naznačuje, že odklon od fosilních paliv je v principu možný, pokud zvládneme technologicky nahradit fosilní paliva jako primární zdroj energie obnovitelnými zdroji. Navzdory pozitivní energetické bilanci je přechod na obnovitelné zdroje energie obtížný zejména kvůli jejich nerovnoměrné distribuci v čase (střídání dne a noci či ročních období) i v prostoru (rozdílný zářivý tok Slunce v různých místech planety). Masová implementace obnovitelných energetických zdrojů je proto vázána na výrazný (budoucí) pokrok technologií umožňujících ukládání a transport energie. Tyto technologie by měly v maximální možné míře využívat existující infrastruktury a podporovat distribuovanou produkci energie.

Energii získanou z obnovitelných zdrojů lze uchovávat ve formě mechanické energie, například v přečerpávacích vodních elektrárnách. Z hlediska distribuované produkce energie se pak nabízí především ukládání ve formě energie chemických vazeb. To zahrnuje syntézu nekonvenčních paliv, energeticky bohatých sloučenin nebo akumulaci elektrické energie v bateriových systémech. (Pozn. red.: viz též téma skladování energie.) Všechny tyto aplikace jsou založeny na redoxních reakcích, tj. na pochodech, ve kterých dochází ke změně oxidačního stavu látek.

Na redoxních pochodech je založena i současná energetická koncepce, kdy je uhlík (ať už elementární, nebo v sloučeninách) oxidován za vzniku oxidu uhličitého a současného uvolnění energie. Vznikající oxid uhličitý přítomný v atmosféře může být ukládán fotosynteticky nebo absorbován v oceánech. Rychlost produkce oxidu uhličitého je však bohužel výrazně vyšší než rychlost jeho ukládání. To vede k akumulaci oxidu uhličitého v atmosféře. Tuto dlouhodobě nežádoucí situaci lze zvrátit dvěma způsoby. Buď náhradou sloučenin uhlíku novými primárními palivy, založenými na redoxních reakcích jiných prvků (například vodíku), nebo technologickým uzavřením redoxního cyklu uhlíku, kdy je produkovaný oxid uhličitý zpětně redukován na uhlovodíky nebo elementární uhlík. Je třeba zdůraznit, že možná alternativní paliva musí být vyráběna a jejich výroba, stejně jako případná zpětná redukce oxidu uhličitého, je energeticky náročná. Jakkoliv jsou principy výroby nejdůležitějších alternativních paliv (stejně jako zpětné redukce oxidu uhličitého) známy, jejich praktické masové využití zatím představuje velký technologický problém.

Nyní vidíte 26 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
TÉMA MĚSÍCE: Suroviny
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Energetika, Chemie

O autorovi

Petr Krtil

Doc. Ing. Petr Krtil, CSc., (*1967) vystudoval VŠCHT v Praze. V Ústavu fyzikální chemie se věnuje vývoji materiálů pro elektrochemické procesy, specializuje se na racionální design elektrodových materiálů pro elektrokatalytickou akumulaci energie z obnovitelných zdrojů.
Krtil Petr

Další články k tématu

90 prvků, které tvoří náš svět

Periodická tabulka 90 prvků vyskytujících se v přírodě, z nichž se skládá vše, s čím se můžeme setkat, byla nakreslena tak, že plocha, kterou...

Kritické suroviny Evropské unie a ČR

Ekonomika Česka je závislá také na neenergetických surovinách. Jak radostné jsou domácí vyhlídky?

Prvky vzácných zemin

Prvky vzácných zemin je historický název pro 17 prvků, který vedle 15 prvků ze skupiny lanthanoidů (od lanthanu po lutecium) zahrnuje také...

Recyklace kovů z elektroodpadůuzamčeno

Recyklace kovů je pro nás již dávno běžná. Sbírá se železo i hliník a již jsme si zvykli, že z elektroodpadů, jako jsou procesory, se získává...

Dokážeme řádně vytěžit relikty pravěké těžby?uzamčeno

V prostoru současné těžební krajiny hnědého uhlí dolu Nástup Tušimice se nachází vzácná památka – relikty pravěkého dobývání tušimických křemenců.

Suroviny a přechod k čisté energeticeuzamčeno

Uzavření hranic vyvolané pandemií covidu-19, byť neúplné, mělo kromě jiného za následek, že otázka kritických surovin znovu vystoupila do popředí....

Je budoucnost grafitu černá?uzamčeno

Grafit je klíčová surovina pro baterie. Odhaduje se, že do roku 2040 jeho potřeba vzroste 20krát až 25krát vůči potřebě v roce 2020.

Válka a obchod

V době uzávěrky Vesmíru nevíme, kdy a jak válka v Ukrajině skončí. Lze ale předpokládat, že tak či onak naruší export důležitých komodit z obou...

Dopis do budoucnosti II

Mám neodbytný pocit déjà vu. Je polovina března 2020, pandemie covidu-19 nabírá na síle, situace se mění každým dnem a já píšu do editorialu...

Doporučujeme

Slavný všude, jen ne u nás

Slavný všude, jen ne u nás

Marek Vácha  |  30. 5. 2022
„Nikdy si nepsal deník a jeho dopisy vrhají na jeho vnitřní život jen málo světla. Jakožto kněz musel být obzvláště obezřelý při vyjádření svých...
Nejstarší Evropanka

Nejstarší Evropanka uzamčenovideo

Ve čtvrtek 14. září 1950 se v lomu pod návrším Zlatý kůň u Berouna chystají k odstřelu vápence. Je určen pro výrobu cementu. Zahřmí výbuch...
Prolévat luteránskou krev

Prolévat luteránskou krev uzamčeno

Petr Vorel  |  30. 5. 2022
Když se řekne „křížová výprava“, vybaví si čtenář nejspíš tažení středověkých rytířů k Božímu hrobu do Palestiny. Anebo zbabělé křižáky, prchající...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné