Americké námořnictvo vyrábí z mořské vody palivo a vodík

Americké námořnictvo (U.S. Navy) rozvijí slibnou technologií k získávání oxidu uhličitého a vodíku z mořské vody. Oba plyny lze využít k výrobě paliva, případně samotný vodík jako palivo pro palivové články. Obojí je extrémně zajímavé jako pro námořnictvo, tak také pro civilní dopravní průmysl.

V mořské vodě se nachází asi 140x více oxidu uhličitého na jednotkou objemu než ve vzduchu. Zhruba dvě až tři procenta CO₂ se ve vodě rozpustí jako kyselina uhličitá (H₂CO₃), jedno procento je vázáno jako různé uhličitany a 96 až 97 procent jako hydrogenuhličitan (HCO₃).

Již od dvacátých let minulého století je znám princip, jak získat z mořské vody CO2 a vodík a přeměnit její na kapalný uhlovodík, z kterého lze vyrábět palivo. Proces se jmenuje Fischer-Tropschova syntéza.

Jde o katalyzovanou chemickou reakci, ve které jsou oxid uhelnatý a vodík za teploty 200-350 °C a pod velkým tlakem přeměňovány na různé kapalné uhlovodíky. Obvyklé katalyzátory mají za základ železo a kobalt. Hlavním účelem této syntézy je výroba umělé náhrady ropy.

Fischer-Tropschovou syntézu ve velkém měřítku používaly například Japonsko a nacistické Německo během druhé světové války, kdy tyto země neměly přístup k ropě a byly nuceny vyrábět její náhradu z uhlí.

Jak si lze dovtípit, problémem celého procesu jsou velké finanční náklady. V současné době, kdy jsou ceny ropy trvale nízké, se palivo Fischer-Tropschovou syntézou prakticky nevyrábí.

Avšak v budoucnu, kdy cena za fosilní paliva jistě poroste, může uvedená technologie najít opět široké uplatnění. V současné době podobný princip rozvijí americké námořnictvo, resp.

Výzkumné laboratoře námořnictva NRL (Naval Research Laboratory) pod vedením doktorky Heather Willauerové. Americkému námořnictvo přitom našlo způsob, jak celý proces výrazně zefektivnit a tedy i zlevnit.

Proč zrovna námořnictvo? Válečné lodě často operují tisíce kilometrů od pobřeží, bez možnosti v nějakém přístavu doplnit palivo. Například nejmodernější americké torpédoborec třídy Arleigh Burke má dosah 8000 km při rychlosti 37 km/h.

Vzdálenost 1000 km tak loď překoná za více než jeden den. Doplout si natankovat tak není „žádná legrace“.

Námořnictvo také řeší strategické otázky bezpečnosti. V případě válečného konfliktu může protivník zničit přístavy, zásobníky paliva nebo vojenské tankery s palivem. Námořnictvo proto vynakládá obrovské prostředky nejen za dopravu paliva, ale také za jeho zabezpečení.

Laboratoře NRL v roce 2011 představily speciální modul E-CEM (Electrolytic Cation Exchange Module) pracují na podobném principu jako je Fischer-Tropschova syntéza. Dokáže tedy z mořské vody získat oxid uhličitý a vodík, a následně vytvořit kapalný uhlovodík.

Jak to celé funguje? V rámci elektrolytického procesu dojde nejdříve k vysoce účinné (přes 90%) separaci oxidu uhličitého z mořské vody a k současnému uvolnění vodíku. Následně obě složky společně reagují za působení kovového katalyzátoru na bázi železa.

V reaktoru, za působení tepla a tlaku, následně vzniká směs kapalných uhlovodíků. Po další proceduře, kterou je polymerizace, vznikají látky jejichž směs může výborně fungovat i jako palivo – ať už pro letadla/vrtulníky, tak pro pohonné systémy lodí. Celý proces je údajně až o 60 % účinnější, než předešlé technologie.

Výzkumníci odhadují, že tento přístup by mohl být komerčně životaschopný během příštích 7 – 10 let. Palivo mohou vyrábět například letadlové lodě jejíž jaderný reaktor poskytuje dostatek elektrické energie, nebo také předsunuté námořní základy.

Šetří se tak nejen finanční náklady za dopravu paliva, ale výrazně se zvyšuje bezpečnost a nasaditelnost vojenských lodí.