V Brazílii uvažují o výrobě elektrické energie z odpadní suroviny

Přebytečný glycerol z průmyslu by se mohl likvidovat v palivových článcích.

Poslední dobou strhla pozornost světového společenství hrdost nejvyššího vedení Brazílie na stočení kormidla do kurzu po nás potopa. Tamější ekonomiku už bolí za krkem z toho, jak vzhlíží na úspěšnější a prezident Bolsonáro toho má zjevně už po krk, a proto převládlo heslo peníze nade vše. Devastace pralesů je levná a nenáročná metoda s okamžitým prospěchem.

Že to není pouze planá báchorka, naznačují aktuální data nasbíraná satelitním systémem DETER. V listopadu vzrostla rychlost odlesňování o 104 % ve srovnání se stejným měsícem v minulém roce. V řeči absolutních čísel to představuje 563 kilometrů čtverečních úbytku amazonské džungle jen za předešlý měsíc a to se v zimním období rychlost kácení obvykle zpomaluje.

Díky za to, že alespoň brazilští vědci podporovaní agenturou (São Paulo Research Foundation) dostávají nápady, co by jihoamerická země zvládla udělat pro zmírnění neblahého dopadu lidské činnosti na prostředí. Obzvláště jeden se musí líbit i nacionalistům, kteří jsou teď u moci. Využívá totiž unikátní vazbu na místní průmysl a přírodní bohatství.

Kvůli specifickým podmínkám je idea šitá na míru jedině Brazílii. Stěžejní roli hraje snadná dostupnost dvou látek. První z nich je glycerol. Za dob Alfreda Nobela byl žádaným chemickým prekurzorem nejstarších skutečně výkonných výbušnin.

Glycerol se stále hodí k ledasčemu. Hojně se s ním operuje v potravinářském, farmaceutickém a kosmetickém odvětví, ale pokud vzniká v kvantitě stejné, jako v Brazílii, stává se odpadem, který je na obtíž a je třeba s ním něco udělat.

Lokální přebytek (globální též) plyne ze zůstatku po procesu zmýdelnění tuků, jehož chtěným výsledkem jsou mýdlo nebo mastné kyseliny. Ještě větší množství vedlejšího produktu má na svědomí transesterifikace. Ta je ústřední reakcí, při nichž se glycerol v oleji vymění za metanol.

Dělá se to, protože transesterifikovaný tuk slouží pak jako biopalivo ve vznětových motorech. Na brazilském území panují vhodné podmínky pro produkci olejnatých plodin především sojových bobů, které posléze chemické továrny spolu s jinými zdroji esterů promění na 5,8 miliard litrů bionafty ročně.

Zajímavou látku z glycerolu pro další zpracování dělá fakt, že jeho nadbytek jen tak nevymizí. Brazilská vláda neustále zvyšuje povinný obsah bionafty v palivu. V roce 2023 by měl podíl ve směsi tvořit 15 %.

Za takto výrazné prosazení biopaliv v hospodářství stojí národní program. Smutné na tom je, že energetické rostliny rostou na místech, kde se předtím tyčily majestátní stromy.

Kromě “vypěstovaného” glycerolu je Brazílie bohatá na minerály ležící pod nohama zdejších obyvatel. Vyskytuje se tam v aktivních nalezištích 98 % světových zásob niobu. Tento chemický prvek se používá v kovových slitinách, zejména u oceli s vysokou pevností a elektrotechnice.

Osudy obou surovin se střetávají v zařízení, které potřebuje k chodu niob a zbavuje zemský povrch odpadního glycerolu, přičemž vyrábí elektrickou energii. V laboratoři na Federální univerzitě ABC v São Paulu ho sestrojil Felipe de Moura Souza.

Principiálně jde o obyčejný palivový článek. Ovšem zvláštní je tím, že se živí glycerolem. V jeho útrobách tedy nastává úplná oxidace glycerolu vzdušným kyslíkem na vodu a oxid uhličitý. Většina energie uvolněná slučováním na elektrodách opouští článek v podobě hodnotného proudu elektronů.

Ve vývojové linii palivových článků bylo navrženo mnoho druhů zpracovávající různé uhlíkové substráty. Ani ty glycerolové nejsou neznámé. Podstata inovace spočívá v kokatalýze niobem.

Oxidační reakce, aby probíhala za mírných podmínek (70 °C), vyžaduje trochu popostrčit. Přítomnost účinného katalyzátoru postačuje k slučování, aniž by bylo potřeba palivo zapalovat a spalovat za vývinu plamene. Tradičně tuhle úlohu plní nějaký platinový kov nejčastěji platina. U brazilské varianty k tomu slouží palladium a niob.

Katalyticky aktivní niob snižuje spotřebu dražšího palladia na polovinu, což snižuje cenu. Avšak pravý význam prvku je ještě někde jinde. Vzácný urychlovač v palivových článcích reaguje citlivě na přítomnost katalytických jedů.

Pokud se například vodíkový článek plní neznečištěným vodíkem, katalytické jedy jej neohrožují, a proto se obejde bez mimořádných opatření (současná převažující průmyslová metoda výroby neposkyuje vodík zcela bez katalytických jedů).

U článků na paliva obsahující uhlík je to komplikovanější. Při činnosti mohou vznikat látky silně potlačující efekt katalyzátoru. Patří k nim meziprodukty oxidace paliv jako oxid uhelnatý. I když na začátku poběží článek bezvadně, nevyhnutelně čím déle bude v provozu, tím hůře bude pracovat. Tuhle nesnáz řeší přídavek niobu, který brání otravě palladia.

Předpokládaným místem, kde by se palivový článek mohl blýsknout, je účast na výrobě elektrické energie v izolovaných oblastech, kam nevede elektrické vedení. Dále je zamýšleno miniaturizovanými články pohánět spotřební elektroniku. Starosti se staromódní kabelem omezenou nabíječkou nebo powerbankou by vyřešila placatka v náprsní kapse s viskózní sladce chutnající kapalinou.

Uvažuje se i o odvážnější eventualitě nabíjet a nebo přímo napájet tímto způsobem osobní elektromobily či dokonce zařadit výrobní zdroj do běžné elektrické sítě. Glycerol sice vzniká v pochybném ekologickém projektu biopaliv, ale když už tu je, neměl by přijít nazmar.