Szén-dioxidból üzemanyag? Ma már lehetséges, és ez jó hír az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése szempontjából. A szintetikus üzemanyagok előnyt kovácsolhatnak a hátrányból, a Nobel-díjas Oláh György metanolgazdaság-elmélete pedig új világot nyithat.

Fotó: shutterstock.com (illusztráció)

Fotó: shutterstock.com, illusztráció

A gondolat és a megvalósítás nem is újdonság, Németországban már az 1920-as években kifejlesztették a feltalálóiról, Franz Fischerről és Hans Tropschról elnevezett eljárást, amivel szén-monoxid és hidrogén elegyét folyékony szénhidrogénekké alakították. Manapság számos tudományos műhely kísérletezik a Fischer–Tropsch-megoldás továbbgondolásával, ami jelentősen csökkentheti a szén-dioxid-kibocsátást, illetve hasznosíthatja a légkörbe került gázt.

Úton a karbonsemlegesség felé

Az egyesült államokbeli Sandia National Laboratories kutatói Sunshine to petrol (Napfényből olajat) projektjük keretében már tíz évvel ezelőtt kifejlesztettek egy technológiát, amely révén napenergia felhasználásával vízből és szén-dioxidból oxigént vonnak ki, és így hidrogénből és szén-monoxidból álló, úgynevezett szintézisgázt állítanak elő. Ez önmagában is használható üzemanyagként, de a dízelgyártásban is alkalmazható, és alternatív hajtóanyagokká is alakítható.

Az eljárás lényege, hogy a vizet a nap­energia segítségével gőzneművé alakítják, 800 Celsius-fok körüli hőmérsékletre hevítik, ezzel szétválasztják az oxigént és a hidrogént. Utóbbit összekeverik szén-dioxiddal, majd ezt az elegyet lehűtve úgynevezett kék nyersolajat kapnak, amit a hagyományos, fosszilis eredetű olajhoz hasonlóan finomítanak.

Hogy komoly érdeklődés van e technológia iránt, az bizonyítja, hogy az Audi 2015-ben, a drezdai kísérleti üzemében szintén szintetikus dízel előállításába kezdett szén-dioxid alkalmazásával. A tapasztalatok kedvezőek, az így készített dízel nem tartalmaz ként és egyéb légszennyező anyagokat, emellett hozzákeverhető a hagyományos dízelhez, csökkentve annak károsanyag-kibocsátását, vagy önmagában is felhasználható.

A kulcs tehát az üvegházhatású szén-dioxid hasznosítása. Ez biomasszából – mezőgazdasági, ipari hulladékból – vagy ipari maradékként képződött szénmaradványból is kivonható, és ha sikerül befogni például a hagyományos széntüzelésű erőművek által kibocsátott szén-dioxidot, akkor káros emisszió helyett egyszeriben újabb energiaforrást nyerhetünk – amihez pedig egyre nagyobb mértékben használható a napenergia.

Az ily módon előállítható szintetikus üzemanyagok további előnye, hogy elégetésük során szinte egyáltalán nem termelődik káros anyag, vagyis az ilyenekkel működő motorok, legyen szó autókról vagy repülőkről, karbonsemlegessé válnak.

Szén-dioxid-vadászat

A kutatások olyannyira előrehaladott állapotban vannak, hogy Németországban és Norvégiában kísérleti jelleggel már elérhetők ilyen üzemanyagok a kereskedelmi forgalomban. Igaz, általános elterjedésük még várat magára, nem utolsósorban az egyelőre igen nagy gyártási költségek miatt. Kevés ugyanis az ilyen üzemagyagok előállítására alkalmas gyár, és az alkalmazandó megújuló energia sem érhető el a szükséges mennyiségben. A kutatások azonban felettébb ígéretesek, és ha sikerül eljutni a tömegtermelésig, akkor a mértékadó számítások szerint mintegy másfél eurós literenkénti áron lehet majd hozzáférni a szintetikus hajtóanyagokhoz.

Ezek konkurenciái, de inkább alternatívái lehetnek a bioüzemanyagoknak, melyek előállítása jelentős területeket von el az élelmiszer-termelő mezőgazdaságtól, a cellulózalapú bioüzemanyagok előállítása pedig ma még nehézkes, és a nyersanyagforrásuk is véges. A szintetikus benzin esetében viszont gyakorlatilag nincs mennyiségi korlát.

A levegőből is ki lehet vonni ugyanis a szén-dioxidot, tavaly nyáron a Joule című energetikai szaklapban a Carbon Engineering nevű társaság arról számolt be, hogy a módszerükkel naponta 100 amerikai dollárért képesek kivonni a levegőből egy tonna szén-dioxidot. Ez nagy előrelépés, mert 2011-ben az Amerikai Fizikusok Társasága még hozzávetőlegesen 600 dolláros költséggel számolt. A kanadai vállalkozás technológiájának lényege, hogy a levegőt egy ventilátorokkal teli hűtőtoronyba szívják be, ahol egy speciális folyadék reakcióba lép a levegőben található szén-dioxiddal.

Februárban pedig a melbourne-i RMIT Egyetem tudósai jelentették be, hogy sikeresen alakították vissza szénné a szén-dioxidot. Ez pedig jelentős áttörés lehet a szén-dioxid befogását és tárolását illetően. Az ezt célzó technológiák jelenleg ugyanis a gáz cseppfolyósítására és föld alá sajtolására törekednek, ám ez nehézkes és gazdaságtalan. Az ausztrál kutatók amerikai, kínai és német munkatársaikkal közösen folyékony fémeket használtak katalizátorként, amelyek hatására szobahőmérsékleten sikerült szilárd szénné alakítani a szén-dioxidot. Ez pedig jóval hatékonyabb módszer, műszaki és anyagi szempontból egyaránt.

Kritikus pont az energiaigény

– Mindegyik lehetőség működőképes lehet, kérdés, hogy mennyibe kerül. A napenergia segítségével a koncentráltan jelen lévő szén-dioxid és víz kettőséből lehetséges szintézisgázt előállítani, de ez ettől még nettó energianyelő folyamat marad, hiszen oxidációs folyamat végtermékét alakítják vissza oxidálható molekulákká – mondja a Fenntartható Fejlődés és Erőforrások Kutatóműhely alapítója, Hetesi Zsolt. Szerinte mindehhez nagyon sok energia kell, ráadásul nemcsak a légkörben jelenleg megtalálható 2000 milliárd tonna emberi eredetű szén-dioxidot kellene kivonni, hanem az óceánokban lévőt is.

Az MTA Anyag- és Környezetkémiai Intézetében működő Zöldkémia Kutatócsoport professor emeritusa úgy látja, hogy ehhez rengeteg energia szükséges.

– A szén-dioxid egy energiagödör minimumán található, vagyis pozitív befektetett energia szükséges ahhoz, hogy alkotórészeire lehessen bontani. Ebben nagy szerepük lehet a megújuló forrásoknak, elsősorban a napenergiának, aminek a tárolása, illetve a villamosenergia-rendszerben feleslegként megjelenő hányadának felhasználása így megoldhatóvá válik. A nukleáris forrás is szóba jöhet, a lényeg, hogy nagyon sok energia szükséges ahhoz, hogy a folyamat végén hajtóanyag jöjjön létre. A kémiai tudás mindenesetre megvan – állítja dr. Valyon József, aki Hetesi Zsolthoz hasonlóan a lehetséges megoldások között említette az Oláh György nevéhez fűződő metanolgazdaság-elméletet.

A 2017-ben elhunyt, Corvin-lánccal kitüntetett, Széchenyi-nagydíjas és Nobel-díjas magyar vegyészprofesszor által kidolgozott metanolos, azaz metil-alkoholos tüzelőanyag-cella a fosszilis energiahordozóknál olcsóbb, ráadásul környezetbarát megoldás. A szén-monoxidból és hidrogénből előállított metanol ugyanis kiváló üzemanyag, emellett energiatároló és -hordozó közeg is. Az ezzel működtetett tüzelőanyag-cellákban végbemenő folyamatok továbbá reverzibilisek, azaz szén-dioxidból és vízből áram segítségével metanol jön létre, a metanol elégetésekor pedig szén-dioxid és víz keletkezik. E technológia alkalmazására ma már minden feltétel adott.