Je možná syntéza paliv z oxidu uhličitého?

Vědkyně a vědci působící na českých i zahraničních výzkumných institucích odpovídají na dotazy ze sociálních sítí.

Syntéza paliv z CO2 (oxid uhličitý) možná je. Pokud do pojmu biopaliva zahrneme i dřevní biomasu, která se používá přímo jako zdroj energie, tak jsme touto syntézou velmi často obklopeni.

Nicméně, tradičně se rozlišují čtyři generace biopaliv, jejichž uhlíky mají původ z CO2.

Tato biopaliva využívají fotosyntézy rostlin, tedy biosyntézy organických látek z CO2. Na poli vypěstované plodiny bohaté na cukry (cukrová řepa, třtina nebo kukuřice) jsou využity pro produkci bioetanolu, který je rozšířeným automobilovým palivem v Brazílii a jako aditivum se často používá i v USA. Naopak plodiny bohaté na oleje, jako řepka, jsou použity pro výrobu bionafty. S nimi se pro změnu můžeme setkat často u nás. Od biopaliv první generace se ale už více jak 10 let masivně ustupuje, neboť jejich negativní dopady často přesahují ty pozitivní.

První skupina je vyráběna především z lignocelulózové (trávy; stonky kukuřice, obilí a dalších plodin) nebo dřevní biomasy na půdě, která není vhodná k zemědělským účelům, nebo ze zbytků zemědělské biomasy a přebytků z těžby dřeva. Kvůli těžko degradovatelné struktuře bývá tato biomasa zpracována spalováním za vysoké teploty, popřípadě i tlaku, čímž už rovnou vznikají látky použitelné jako paliva nebo jsou na paliva přeměněny plyny vznikající v těchto procesech. Druhou skupinou jsou odpady včetně použitého oleje z vaření a podobně, které jsou konvertovány na bionaftu. Někdy se do této kategorie řadí i komunální odpad nebo kaly z čistíren odpadních vod, které jsou pomocí mnoha skupin mikroorganismů přeměněny na metan a oxid uhličitý. Metanogenní organismy mohou pro biosyntézu metanu využívat oxid uhličitý a vodík, čehož může být využito pro přeměnu spalin a vodíku vyrobeného například z přebytečné solární energie na metan.

Hlavní myšlenkou této kategorie je kultivace řas na pevnině i na moři a využití jejich lipidů pro produkci bionafty. Ačkoliv tato generace z většiny nezabírá zemědělskou půdu, má i nevýhody jako vysoký obsah vody v biomase nebo spotřebu hnojiv.

Poslední generace není založena ani v základu na fotosyntéze a často nemusí mít nic společného ani s biometanizací či živými organismy. Cílem těchto biopaliv je uložení přebytečné elektrické energie z obnovitelných zdrojů do chemických vazeb, například redukcí oxidu uhličitého na organické sloučeniny jako metan nebo etanol. Tyto technologie je nejlepší aplikovat na vzduch bohatý na CO2, například spaliny apod., kde může být CO2 recyklován. Zatím jsou tyto procesy velmi energeticky náročné a v podstatě v plenkách, ale s ohledem na urgenci problému změny klimatu velmi pravděpodobně najdou investory. Dále bývají do čtvrté generace biopaliv zařazovány i látky syntetizované geneticky modifikovanými organismy. Genetické modifikace cílí hlavně na zvýšení produkce požadovaných látek v organismech a zefektivnění procesu oproti předchozím generacím biopaliv.

Využití CO2 pro produkci biopaliv tedy reálné je a v některých případech je již široce rozšířené. Stále je ale investováno do optimalizace existujících variant a vývoje nových.

Za tým Zeptej se vědce zdraví Christina.

Mgr. Christina Bachmannová, VŠCHT Praha (Ústav technologie vody a prostředí)

Zdroje

Projekt Zeptej se vědce se snaží zprostředkovat kontakt mezi vědeckou a nevědeckou veřejností. Máte-li na vědce nějaký dotaz, zeptejte se nás na Facebooku, Twitteru nebo Instagramu.