Znanstveniki vlagajo veliko raziskovalnih naporov v razvoj tehnologij za čiščenje zdravju škodljivih lahkohlapnih organskih spojin iz zraka ter za zmanjševanje količine ogljikovega dioksida (CO2), ki je pomemben povzročitelj podnebnih sprememb.
Glavna skupina strupenih in rakotvornih onesnažil v zraku so lahkohlapne organske spojine (VOC − Volatile Organic Compounds), ki se večinoma izločajo v industrijskih procesih, v prometu ter iz potrošniških izdelkov. »Za izboljšanje kakovosti zraka sta pomembna tako nadzor nad viri onesnaževanja z VOC kot tudi čiščenje zraka in s tem njihovo odstranjevanje. Najpogostejši metodi za odstranjevanje VOC iz industrijskih odpadnih plinov sta termična oksidacija (sežig nad 600 °C brez katalizatorjev) in katalitska oksidacija (sežig pod 450 °C z uporabo katalizatorjev). Katalitska oksidacija je pri nizkih vsebnostih VOC (v območju od 0,1 do 10 gramov ogljika/Nm3) ekonomsko bolj sprejemljiva kot termična oksidacija, saj po navadi zahteva porabo tretjine energije v primerjavi s termično oksidacijo,« razlaga prof. dr. Nataša Novak Tušar z odseka za anorgansko kemijo in tehnologijo Kemijskega inštituta.
»Tehnologija CCS bi po različnih projekcijah lahko pripomogla k 14- do 17-odstotnemu zmanjšanju izpustov ogljikovega dioksida,« pravita geofizičarka Marjeta Car iz družbe Geoinženiring in geolog dr. Miloš Markič z Geološkega zavoda Slovenije.
Žlahtne kovine kot (dragi) katalizatorji
Najpogostejši katalizatorji za katalitsko oksidacijo so žlahtne kovine (denimo platina (Pt), paladij (Pd), rodij (Rh)) na različnih nosilcih (denimo zeoliti, porozni silikati, Al2O3, CeO2, ZrO2, TiO2, ogljik), ki so aktivni pri nižjih temperaturah (150–300 °C). Ti imajo visoko ceno in nizko učinkovitost pri nekaterih VOC. Oksidi kovin prehoda (denimo baker (Cu), kobalt (Co), železo (Fe), mangan (Mn), zlato (Au)) na različnih nosilcih (denimo zeoliti, porozni silikati, Al2O3, CeO2, ZrO2, TiO2, ogljik) so cenejši, a so v povprečju aktivni pri višjih temperaturah (300–450 °C). Lahko pa jih uporabljamo za čiščenje odpadnega zraka neposredno pri industrijskih izpustih s takšno temperaturo.
»V zadnjih letih se raziskovalci po vsem svetu trudimo za boljše razumevanje sinteze, funkcionalnosti in katalitske učinkovitosti omenjenih katalizatorjev. Izziv v prihodnosti pa je nedvomno delovanje oksidov kovin prehoda pri čim nižjih temperaturah oziroma pri sobni temperaturi,« razlaga sogovornica.
Obetaven razvoj na Kemijskem inštitutu
V omenjeno smer delujejo tudi raziskovalci na Kemijskem inštitutu, ki so pod vodstvom Nataše Novak Tušar, v sodelovanju z raziskovalko iz Bolgarije, sintetizirali do okolja prijazen in stabilen katalizator z dvema kovinama prehoda (baker, železo) na poroznem nosilcu za popolno oksidacijo VOC v industrijskem odpadnem zraku in določili njegove lastnosti v odnosu med njegovo strukturo, lastnostmi in posledično delovanjem. Katalizator odlikujeta sinergijski učinek dveh kovin ter do dvakratno izboljšanje katalitske aktivnosti oksidacije toluena kot modelnega VOC. Omenjeno odkritje bo v prihodnosti prispevalo k zamenjavi (dragih) katalizatorjev iz žlahtnih kovin, ki so trenutno v uporabi.
Takšni katalizatorji so uporabni tudi za avtomobilske katalizatorje (nadzor VOC v prometu kot viru onesnaženja) ter na drugih področjih, na primer pri popolni oksidaciji organskih onesnažil v odpadni vodi, kakor tudi pri selektivni oksidaciji pretvorbe biomase v kemikalije in goriva.
Shranjevanje ogljikovega dioksida pod zemljo
Med tehnologije, ki prispevajo k čistejšemu zraku, predvsem pa zmanjšujejo količino toplogrednih plinov v njem, sodi tudi zajemanje in skladiščenje ogljikovega dioksida v globoke geološke sloje (tehnologija CCS – Carbon Capture and Storage). Z njeno pomočjo na mestih, kjer ogljikov dioksid izhaja v velikih količinah, denimo v termoelektrarnah, cementarnah ali železarnah, tega zajamemo ‘na dimniku’ in ga transportiramo – po plinovodu ali pa stisnjenega v cisternah – na lokacijo, kjer so primerne razmere za njegovo varno in trajno skladiščenje. Ko ogljikov dioksid prispe do skladiščne lokacije, ga pod pritiskom vtisnemo v skladiščno plast. Transportiranje in vtiskavanje velikih količin ogljikovega dioksida je tehnološko že izvedljivo.
»Tehnologija CCS bi po različnih projekcijah lahko pripomogla k 14- do 17-odstotnemu zmanjšanju izpustov ogljikovega dioksida,« pravita geofizičarka Marjeta Car iz družbe Geoinženiring in geolog dr. Miloš Markič z Geološkega zavoda Slovenije.
Shranjevanje globlje od 800 metrov
Najprimernejše geološke plasti za skladiščenje ogljikovega dioksida so po besedah sogovornikov globoki slani vodonosniki, opuščena najdišča ogljikovodikov in globoke plasti premogov, katerih globalne zmogljivosti za skladiščenje so približno v razmerju sto proti deset proti ena. Skladiščna plast mora biti globlje od 800 metrov, njena debelina pa mora biti vsaj nekaj deset metrov in omejena s tesnilnimi plastmi, kot so glinavci ali plasti kamene soli, ki preprečujejo kakršnokoli uhajanje ogljikovega dioksida na površje. V svetu je dovolj primernih podzemnih površin, da lahko bistveno prispevajo k ublažitvi podnebnih sprememb, ki jih povzroča človek.
Most do brezogljične družbe
V evropski mreži odličnosti za geološko skladiščenje ogljikovega dioksida »CO2GeoNet« pravijo, da bi izraba tehnologije CCS lahko prispevala k tretjinskemu zmanjšanju ogljikovega dioksida, ki je potrebno do leta 2050. »Glede na rast svetovne populacije in vse večje zahteve po energiji v državah v razvoju kot tudi na trenutno pomanjkanje alternativnih ‘čistih’ virov energije se rabi fosilnih goriv kratkoročno ne moremo izogniti. Z roko v roki s CCS pa se človeštvo lahko razvija do okolja prijazno in sočasno gradi most za svetovno gospodarstvo, ki bo temeljilo na trajnostni proizvodnji energije,« razlagajo na CO2GeoNet.
Pri nas shranjevanje ogljikovega dioksida pod zemljo prepovedano
Slovenska zakonodaja skladiščenje ogljikovega dioksida pod zemljo prepoveduje. Možnosti za to pa imamo. Najbolje je preiskano edino naše naftno-plinsko polje Dolina-Petišovci pri Lendavi. »Tam bi lahko tako rekoč takoj začeli testno vtiskavanje ogljikovega dioksida v že izčrpane ogljikovodikonosne plasti v globini od 1,2 do 1,7 kilometra v skupni ocenjeni količini pet milijonov ton,« razlaga Miloš Markič.
