Muchomůrka červená a vodíkové hospodářství

4. prosince 2017 v 22:21 | Jiří Patočka |  - - červená J. Patočka
Vodíkové hospodářství (hydrogen economy) je soubor technologických řešení pro uspokojování energetických potřeb budoucí společnosti, jejichž společným jmenovatelem je vodík. Nalezení alternativního konceptu ke spalování fosilních paliv je v současné době motivováno více požadavky. Tím prvním je potřeba snížit dopady spalování uhlovodíkových paliv, především snížit produkci látek poškozující zdraví člověka a životního prostředí a současně snížit produkci skleníkových plynů. Tím druhým je snížit závislost na dodávkách ropy z převážně politicky nestabilních oblastí, jejíž zásoby jsou při současné úrovni těžby odhadovány na maximálně 50 let. Nahrazení současného mixu energetických nosičů za vodík jako nosič energie, primárně odvozený z vody, je jedním z klíčových prvků budování udržitelného energetického systému a energetické bezpečnosti.

Spalováním vodíku vzniká pouze voda. Jedná se tedy o ekologicky naprosto čisté palivo jehož uplatnění by vyřešilo mnohé problémy lidstva. V domácnostech, v dopravě, v chemickém průmyslu, v hutnictví a v řadě dalších odvětví průmyslu, kde by vodík pomáhal zavádět výrobní postupy neznečisťující životní prostředí. Je zřejmé, že používání vodíku by bylo velmi výhodné, nicméně zatím je myšlenka vodíkového hospodářství jen vidinou budoucnosti. Chybí levné zdroje vodíku.

Vodík (Hydrogenium - H) je nejhojnějším prvkem ve vesmíru a třetím nejhojnějším prvkem na Zemi. Volný vodík se však nachází pouze ve Vesmíru, například v obalu hvězd, ale v pozemských zdrojích je zastoupen téměř výhradně ve formě sloučenin (voda, uhlovodíky, atd.). Jeho tradiční výroba elektrolýzou vody probíhá s účinností využití elektrické energie přibližně na 60 % a je však příliš drahá, protože je drahá elektrická energie. Dnes je levnější vyrábět vodík z fosilních paliv a jeho roční světová produkce z těchto zdrojů je přibližně 55 milionů tun (Dicks, 1996). Využívání takto vyrobeného vodíku, například v městské hromadné dopravě, pomáhá lokálně snížit produkci některých zdraví poškozujících látek, globálně však vede pouze k méně hospodárnému využívaní primární energie a s tím souvisejícímu nárůstu produkce oxidu uhličitého a dalších škodlivých látek. Další možností je výroba vodíku z obnovitelných zdrojů (Brandejská et al., 2006). S jejich využitím se vodík získává pomocí elektrolýzy vody, vysokoteplotního rozkladu vody, zplyňováním či pyrolýzou biomasy nebo výrobou s využitím speciálních bakterií.

Současným požadavkem je najít levnou metodu výroby vodíku z vody bez použití elektrolýzy. Účinný rozklad vody na jednotlivé prvky je svatým grálem energetiků dnešní doby, ale provést tu nejjednodušší chemickou reakci 2H2O → 2H2 + O2 není vůbec snadné. Tedy pro člověka, příroda to umí už dávno. K rozdělení vody na vodík a kyslík jsou potřebné dvě reakce - jedna pro každý prvek. pro kyslík: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e− pro vodík: 4H+ + 4e− → 2H2

Hlavní problém spočívá v tom, že dlouho nebyl znám žádný efektivní katalyzátor pro kyslíkovou část rovnice, která zabezpečuje tzv. oxidaci vody. Nyní však vědci vyrukovali s několika katalyzátory, které takovou reakci umožňují. Nejčastěji se jedná o organické komplexy kovů jako je titan, platina, ruthenium nebo mangan.

Určitě není bez zajímavosti, že mezi mnoha synteticky připravenými katalyzátory se objevil i jeden, který nepřipravil člověk, ale příroda. Tímto velmi účinným katalyzátorem oxidace vody je přírodní látka, která byla nalezena v houbě - v muchomůrce červené.

Je to amavadin (Domarus et al., 2016), metalobiomolekula nalezená v muchomůrkách rodu Amanita (Patočka, 2010). Tato látka je komplexem čtyřmocného vanadu s dvěma molekulami kyseliny N-hydroxyimino-2,2'-dipropionové (Armstrong et al., 1993). Od objevu katalyzátoru k jeho praktickému využití je sice ještě daleko a vůbec není jisté, že právě tato cesta se při velkovýrobě vodíku jednou uplatní, ale bylo by hezké, kdyby nám nejkrásnější houba našich lesů (Patočka a Frynta, 2010) ukázala cestu k energetické soběstačnosti lidstva a udržitelnosti života na naší matičce Zemi.

Literatura

Armstrong EM, Beddoes RL, Calviou LJ, Charnock JM, Collison D, Ertok N, Naismith JH, Garner CD. The chemical nature of amavadin. J Am Chem Soc. 1993; 115(2): 807-808.

Brandejská E, Prokeš O, Tenkrát D. Získávání vodíku z obnovitelných zdrojů. Emergie z niomasy V. Odborný seminář, Brno 2006

Dicks AL. Hydrogen generation from natural gas for the fuel cell systems of tomorrow. J Power Sources, 1996; 61: 113-124

Domarus M, Kuznetsov ML, Marçalo J, Pombeiro AJ, da Silva JA. Amavadin and homologues as mediators of water oxidation. Angew Chem Int Ed Engl. 2016; 55(4): 1489-1492.

Patočka J. Amavadin - organokovová sloučenina vanadu v muchomůrce červené. Vesmír 2010; 89(11): 654.

Patočka J, Frynta J. Muchomůrka červená, jedovatá krasavice našich lesů. Vesmír 2010; 89(1): 2.

 

32 lidí ohodnotilo tento článek.

Komentáře

1 Václav | 4. prosince 2017 v 22:34 | Reagovat

Pořád se hledají nové možnosti. V Londýně autobusy jezdí na zbytky od kávy. Na tzv. lógr. Z něj se vyrobí olej a ten se spaluje.

2 jf | 5. prosince 2017 v 10:49 | Reagovat

Tohle nemá budoucnost. Protože se na tom nedá ejžovat. Auta na vodík už jezdí hezkých pár let, ale to, že kdekdo bude jezdit na vodu ze studánky, je pro každou vládu na světě noční můra. Existuje patent na zařízení, které umožní, aby benzinový spalovací motor po ohřátí na provozní teplotu jezdil na emulzi 10% benzinu, nafty, nebo oleje a 90% vody a pár takto upravených aut u nás existuje, ale nesmějí na silnici a pokud se někde objeví, pořádají na ně policajti hony, jak na škodnou.

3 Hans | 7. prosince 2017 v 10:25 | Reagovat

Děkujeme. Opět vynikající článek. Jinde na internetu je to o fotografiích hub a to pouze stylem houba a ani nenapíšou jak se jmenuje. Tady je to super!

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama