Zvětšit obrázek

Profesor James Dumesic vesvém království s konvertorem. Foto: University Of Wisconsin-Madison

Zatímco u nás se pitváme vtom, zda pálení přebytečného obilí má větší rozměr etický, ekonomický nebo technologický, studenti z Wisconsinu se svým učitelem ukazují, že přebytečné obilí lze využít mnohem ekonomičtěji.

Prestižní vědecký časopis Science ve svém posledním čísle přináší informaci o tom, jak tři studenti university George Huber, Juben Chheda, Chris Barrett společně se svým profesorem Jamesem Dumesicem vypracovali postup, při kterém ve  čtyřfázovém katalytickém reaktoru, dokáží  obilí a obdobnou, na uhlohydráty bohatou biomasu, přeměnit na tekuté alkany.

Zvětšit obrázek

Postgraduální student chemie a biologie George Huber předvádí jak se alkany od vody oddělují i bez dodání energie. Foto: University Of Wisconsin-Madison

Vzniklé alkany  jsou zcela bez síry a sirných sloučenin.  Jsou tedy ideální přísadou do nafty, která je  určená k pohonu dieselových motorů.

Student Huber se vyjadřuje o systému katalýzy jako o „velmi efektivním procesu, při kterém z energie uložené v obilí ve formě uhlohydrátů, jsou schopni  transformovat do paliva 90% původní energie.“ Tady bychom mohli  namítnout - nic nového pod sluncem. I u nás, když  zrovna obilí nepálíme, necháváme ho zkvasit na etanol, a ten pak používáme jako přísadu do benzínů. Jeden rozdíl tu ale mezi jejich a naším přístupem přece jen je. Nový způsob přeměny na alkany je dvakrát účinnější.  

Zvětšit obrázek

Schema přeměny uhlohydrátů na palivo do motorů. Obr.: University Of Wisconsin-Madison

Bližší srovnání
Při získávání etanolu z uhlohydrátů padne na procesy spojené s fermentací a destilací přibližně 67 % energie. Největším žroutem energie je destilace, protože se musí provádět až do vysokého stupně čistoty. Etanol s příměsí vody by se jako přísada do benzinu neosvědčil. Při získávání etanolu platí, že na každou vloženou jednotku energie získáme zpět 1,1 jednotky.
 Alkany jsou lehčí než voda a tak se ze směsi oddělují samy. Není tedy potřeba roztok zahřívat a provádět destilaci. Výsledkem je, že při tomto procesu na každou vloženou jednotku energie, jich získáme dvojnásobek (2,2 jednotek).
„Palivo, které vyrábíme, uchovává značné množství vodíku“, říká Dumesic. „Každá molekula vodíku se využije při přeměně atomu uhlíku obsaženém v uhlovodících na alkany. Účinnost  je vysoká, takže se při tomto procesu  mnoho uhlíku netratí. Uhlík zde má funkci jako jakýsi účinný převaděč energie určené pro pohon vozidel. Je to dost podobný způsob tomu,  jaký používají naše těla. Ty také využívají uhlohydrátů k uchování energie.“
  Pokud rostliny, nebo dřevo, vysušíme, tak přibližně 75% z  jejich hmotnosti tvoří uhlohydráty. Protože UW-Madisonský proces, jak autoři svůj objev  nazývají, je schopen pracovat se směsí uhlohydrátů ke zpracování na kapalné palivo lze proto použít celou řadu plodin a jejich částí.

Závěr
Pokud uvěříme autorům projektu, jsou stávající energetické náklady na získávání biomasy srovnatelné, a nebo jsou dokonce nižší, než jsou energetické náklady  potřebné pro získání odpovídajícího množství surové ropy. A to znamená důležitý krok k efektivnímu využívání dostupných zdrojů biomasy.    

 Pramen: University of Wisconsin-Madison

Alkany – opáčko:

• Jsou to nasycené acyklické uhlovodíky obecného vzorce CnH2n+2 přítomné především v zemním plynu a ropě.
• Poměrně málo reaktivní látky. První čtyři , methan až butan, jsou za obyčejné teploty plyny.  Alkany které obsahují 4 . 15 uhlíků jsou kapaliny a alkány s více než 15 uhlíky jsou pevné látky. 
• vyšší jsou kapaliny připomínající svým zápachem benzín, jehož jsou také základní složkou.
• Alkany s více než 15 uhlíkovými atomy jsou tuhé, vosku podobné látky.
• V systematickém názvosloví mají zakončení - an.
• Tvoří homologickou řadu , ve které se každý vyšší alkan liší od předchozího o homologický přírůstek - CH2 -, methylenovou skupinu.
• Nejvýznamnější reakcí alkanů je jejich reakce s kyslíkem, při níž se uvolňuje velké množství energie a která má ohromný praktický význam zejména pro vytápění průmyslových objektů i domácností a pro pohon nejrůznějších motorů.
• Z chemického hlediska je hoření alkanů velmi složitý chemický děj radikálového charakteru. Konečným produktem oxidace alkanů je oxid uhličitý a voda, avšak při nedostatku kyslíku je jedním z produktů prudce jedovatý oxid uhelnatý, jehož záludnost spočívá v tom, že je bez zápachu.
• První čtyři alkany mají historický název - methan, ethan, propan a butan.
  Další názvy se tvoří přidáním koncovky -an ke kmeni řecké číslovky.