15 let využívání udržitelných paliv v letectví - možná inspirace i pro automobilový provoz

IATA očekává přechod na uhlíkově neutrální letecký provoz do roku 2050. K tomu povede využívání leteckých paliv z biomasy, či připravovaných s pomocí CO2 zachycovaného z atmosféry. Má též dojít na přímé využívání plynného vodíku.

Mezinárodní asociace leteckého transportu IATA očekává přechod na uhlíkově neutrální letecký provoz do roku 2050. To by mělo umožnit jednak využívání leteckých paliv na bázi biomasy, a také paliv připravovaných s pomocí vodíku a kysličníku uhličitého (zachycovaného z atmosféry) - používá se též pojem udržitelná letecká paliva (sustainable aviation fuels, SAF). Vedle toho má dojít na přímé využívání vodíku. Jedna možnost by byla v jeho spalování v turbinách podobně jako se dnes spaluje letecký benzin v tryskových motorech. Jiná koncepce předpokládá využívání palivových článků pracujících se směsí vodíku a kyslíku pro přímou produkci elektrického proudu. A existuje i ještě více futuristický projekt - letouny se solárními články jako Solar Impulse 2 švýcarského aviatika Bertranda Piccarda.

Letecká doprava má z hlediska skleníkového jevu - ve srovnání s jinými transportními prostředky - nejméně příznivé charakteristiky. Např. v terminech gramů CO2 ne jednoho pasažéra a jeden km je to pro železnici jen třeba 41 g, u osobního auta s dvěma pasažery 96 g, zatímcu u dálkového letu 150 g, a u krátkých vnitrostátních letů dokonce 255 g. To nutně vedlo letecké společnosti samé k opatřením ku zlepšení provozu z hlediska uhlíkové stopy.

IATA vyzdvihuje několik dosavadních milníků na cestě k uhlíkově neutrálnímu leteckému provozu. Už v roce 2008 uskutečnily Virgin Atlantic první zkušební let s leteckým biopalivem. V období  2011–2015 biopaliva nasadilo 22 leteckých společností na 2500 komerčních letech. Šlo o palivovou směs obsahující až z poloviny biopalivo na bázi biomasy - např. i použitého kuchyňského oleje nebo řas. Od roku 2016 funguje na letišti v Oslu čerpací systém zásobovaný udržitelným palivem. A v tomto roce také United Airlines zavádějí denní lety z Los Angeles zásobované udržitelným palivem. Na konci roku 2019 dosáhl počet leteckých společností majících zkušenost s použitím udržitelných paliv už 45. V říjnu 2021 zasedání IATA v Bostonu vyhlašuje cíl pro globální leteckou dopravu dosáhnout nulové celkové uhlíkaté emise do roku 2050 (na čemž by se udržitelná letecká paliva měla podílet 65%). IATA uvádí, že v roce 2016 bylo vyprodukováno 8 milionů litrů udržitelného leteckého paliva, vloni to bylo už přes 300 milionů litrů, a v roce 2025 to má být pět miliard litrů. Jen mezi roky 2021 a 2022  se produkce těchto paliv ztrojnásobila.

Udržitelná letecká paliva budou důležitá též pro novou generaci supersonických letadel - aby i tato vyhovovala požadavkům mezinárodních dohod o snižování emisí skleníkových plynů. Tím by totiž mohla  čekat větší vstřícnost států k povolování těchto letů. Supersonické lety už v dřívější éře Concorde narážely na problémy s životním prostředím; v USA mohly kvůli hluku létat jen na pobřeží.

Na syntetickém benzinu bylo historicky velmi zainteresováno Německo -- aby jeho válečné snahy nebyly omezitelné námořní blokádou, která by jej odřízla od zdrojů nafty. Jedno syntetické řešení je známo jako Fischer-Tropschův proces, reakce v plynné fázi katalyzovaná kovy, vedoucí od kysličníku uhelnatého a vodíku prostřednictvím hydrogenace na uhlovodíky, např. oktan:

8CO + 17H2 = C8H18 + 8H2O

a tím tedy k syntetickému benzinu. Zde šlo o jedovatý CO - kysličník uhelnatý býval obsažen např. i ve svítiplynu, tyto otravy však ustoupily s přechodem na zemní plyn. Tento syntetický proces vyvinuli Franz Fischer a Hans Tropsch už ve dvacátých letech minulého století. V rámci příprav na válku pak byla v Německu vybudována řada závodů na syntetický benzin - v roce 1940 jich bylo už v provozu 12.  A také u nás, záhy po německé okupaci, začali v květnu 1939 s výstavbou chemických závodů v Záluží u Mostu. Syntetický benzin se tam vyráběl katalytickou hydrogenací či hydrorafinací uhelných dehtů a uhelného prachu. Na stavbu závodů nacisté používali válečné zajatce i totálně nasazené; objekty byly ku konci války objektem spojeneckých náletů. Tato hydrogenační výroba syntetického benzinu byla pak u nás významná i v padesátých letech, než ji postupně nahradily produkty z nafty.

Dnes ale jde o využívání nikoliv kysličníku uhelnatého nýbrž kysličníku uhličitého, CO2, který by nadto měl být získáván ze zemské atmosféry. Takto eliminovaný CO2 může být ukládán do geologických prostor, a tam uchováván. Vyšší forma zpracování je ale takto z atmosféry odčerpaný CO2 používat společně s vodíkem jako suroviny pro produkci uhlovodíků, a tedy paliv včetně benzinu, a to v rámci modifikovaného (dvoustupňového) Fischer-Tropschova procesu. Pokud bude jako surovina používán CO2 předtím odčerpaný z atmosféry, zajišťuje to pro takový postup celkově nulové uhlíkaté emise. Nejprve je ale třeba provést konverzi CO2 na CO:

CO2 + H2 = CO + H2O

A pak už je možné v rámci Fischer-Tropschovy reakce produkovat různé uhlovodíky, kondenzovaně zapsáno třeba:

CO + 2H2 = (1/n)(CnH2n) + H2O.

A opět jde o reakce v plynné fázi, a pro obě je opět klíčová katalýza, a kolem té dnes dál probíhají výzkumy - zase jde o katalýzu na bázi kovů (jako železa, kobaltu, manganu, mědi), nebo s pomocí zeolitů. Jinou možností je katalytická hydrogenace vedoucí na metanol:

CO2 + 3H2 = CH3OH + H2O,

nebo elektrochemická redukce CO2 vedoucí na různé jednoduché organické molekuly.

Přípravě syntetických paliv vychází vstříc pokrok technologií na odnímání CO2 z atmosféry, rozvíjených např. firmou Climeworks v zařízení zvaném Orca na Islandě pro ukládání CO2 do tamních podzemních geologických prostor. Orca je anglické jméno pro velrybu česky zvanou kosatka dravá, a zařízení Orca nabízí trvalé odstraňování části CO2 z atmosféry. Používá tuhý sorpční povrch pokrytý amino-skupinami, na kterých se CO2 zachycuje - chemisorbuje. Později je z povrchu řízeně uvolněn ohřevem na nějakých 100°C a deponován do podzemí, zatímco amino-skupiny se regenerují pro další sorpční cyklus. Takto z atmosféry eliminovaný CO2 může ovšem místo ukládání v podzemních prostorách přímo sloužit jako surovina pro navazující chemické výroby, ať už paliv nebo i plastových materiálů. Druhou surovinou v tom modifikovaném (dvoustupňovém) Fischer-Tropschově procesu je (molekulární) vodík. Ten by měl pocházet z elektrolýzy vody prováděné elektrickým proudem z jaderných elektráren, nebo ze solárních panelů či větrných elektráren. Např. by se mohly vytvořit velké plantáže solárních panelů na Sahaře a proud vést na pobřeží, kde by probíhala samotná elektrolýza (odsolené) vody.

Obnovitelná energie se chápe jako energie vyrobená z obnovitelných zdrojů, které se (v historicky krátkém) časovém měřítku přirozeně obnovují. Patří sem uhlíkově neutrální zdroje - sluneční záření, vítr, příliv, geotermální energie, apod. Mezi zdroje obnovitelné energie je také zařazována biomasa, i když u ní jde o dvě provázané fáze - na zachycování CO2 při tvorbě biomasy navazuje jeho pozdější uvolňování při jejím spalování (nebo rozkladu v přírodě). Syntetická paliva na bázi atmosférického CO2 by se tak vlastně měla - stejně jako biomasa - řadit mezi obnovitelné zdroje energie. CO2 tak slouží nejen jako surovina pro zelené rostliny po produkci biomasy, ale i pro chemický průmysl.

Přechod na udržitelná paliva by se mohl týkat nejen leteckého ale i automobilového provozu, je to hlavně otázka investic, podporovaných na úrovni vlád. A taky expertíz pro vládní rozhodování. Ty by u nás měla dodávat třeba i Akademie věd. Jenže to by z ní neměli být odcházeni kompetentní výzkumníci, kteří směřovali k novým zdrojům energie, novým materiálům, problematice skleníkového jevu. A ti byli odejiti z jediného, avšak pro Akademii zjevně zásadního důvodu - říkali nehodící se pravdu o akademických nepřístojnostech, třeba zde:
https://members.tripod.com/gamma_photon/jp2.html
https://members.tripod.com/gamma_photon/ih.html
https://members.tripod.com/gamma_photon/ms.html

Holt o vědu jde v Akademii vždy až na druhém místě - a tak taky hraje jen druhé housle.
Ministryně pro vědu pravila:
Pokud chceme, aby naše země prosperovala, byla odolná, dokázala si poradit s velkými celospolečenskými výzvami a byla konkurenceschopná, musíme investovat do vědy.
https://twitter.com/H_Langsadlova/status/1670771520698826754?cxt=HHwWhIC-gZL24q8uAAAA
Tak to jistě ano - ale pro začátek by stačilo třeba jen to, aby nebyli z vědy odcházeni kompetentní lidé jenom proto, že říkají pravdu. Pokud je nějaká instituce v rukou osob, jejichž nejvýznamnějším vědeckým výsledkem je, třeba, že pomáhali zametat někdy i olbřímí nepravosti předchozích papalášů, tak ty dodatečné peníze nejspíš tak nějak skončí, třeba, taky zase u jedinců, kteří teď pomáhají zametat pod koberec nepravosti těch současných papalášů. A taky třeba mohou být použity na další podvody:
https://www.lidovky.cz/ceska-pozice/kauza-profesora-bezousky-po-19-letech-prisel-vymaz-clanku-z-nature.A130709_222106_pozice_134178
https://reportermagazin.cz/a/pLZG6/nehrajte-si-na-hrdinkukralici-valka-mezi-vedci
na další Potěmkinovy vesnice:
https://reportermagazin.cz/a/iytw6/tajemstvi-jiriho-drahose-patenty-vyplacene-dotace-a-sporne-vysledky
https://krusnohorec.webnode.cz/news/tajemny-pan-bas-aneb-patentovana-slusnost/
na perzekuci dalších oprávněných whistleblowerů, jako je třeba Dr. Ladislav Andrey:
https://www.petice.com/signatures.php?tunnus=obrana_svobodneho_vdeckeho_badani_vyzva_eticke_komisi_akademie_vd_r&page_number=19&num_rows=10
Akademie především potřebuje změnu nezdravého etického klimatu a odstranění všudypřítomné morální korupce -- leč po tom zatím žádná petice nevolá.

Foto u perexu: Letoun se solárními články Solar Impulse 2 švýcarského aviatika Bertranda Piccarda
(https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Impulse#/media/File:Solar_Impulse_SI2_pilote_Bertrand_Piccard_Payerne_November_2014.jpg).

XIX. díl seriálu: 666@Sky - Je naprosto nezbytné, aby nebe bylo blankytné
[blankyt:666THz]
XX. díl seriálu: https://zdenekslanina.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=804887
XVIII. díl seriálu: https://zdenekslanina.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=793878

This work is licensed under CC BY-NC-ND 4.0