Iz zraka - votka, projekt koji je NASA nagradila s 20 milijuna dolara

Zvuči kao vic, a nije: američka tvrtka Air Co. proizvodi votku iz zraka. U novom tehnološkom postupku krije se međutim rješenje za preživljavanje astronauta na dugim svemirskim putovanjima.

Nenad Raos subota, 16. studenog 2019. u 07:00

Kažu da Zagorcima ne treba Martinje: toliko naime vole piti da se među njima, u Zagorju već od samog zraka možeš napiti. No to je, sve mi se čini, baš kao i s bolešću zvanom lues iliti sifilis: Nijemci su je zvali francuskom, a Francuzi talijanskom bolešću. Nisu dakle samo Zagorci takvi: francuski je vojnik nekoć, ne znam da li i danas, sljedovao pola litre vina dnevno, a ruski za Drugoga svjetskog rata – pola litre votke. Bio sam jednom u društvu, u Osijeku, nekog norveškog profesora: taj se nije smirio dok nije obišao sve lokale u Tvrđi i u svakom popio barem jedno, no drugo piće. No vratimo se zraku i najnovijem znanstvenom dostignuću: američka tvrtka Air Co. razvila je specijalni katalizator, a na temelju njega nov tehnološki postupak koji se svodi na jednostavu pseudokemijsku (kvazikemijsku, kaži-kemijsku, kao-kemijsku) jednadžbu: zrak + voda = votka.

Postupak je jednostavan, jer se svodi na spajanje vodika (dobivenog elektrolizom vode) s ugljikovim dioksidom, dobivenim iz zraka. No kada malo bolje razmislim, postupak je na neki način već odavno poznat, jer kemičari već dugo znaju kako da iz vode i zraka (tj. CO2 + H2) naprave alkohol, tj. etanol, C2H5OH. Riječ je naime o tri reakcije. Prva je redukcija ugljikova dioksida vodikom u metan:

            CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O.

To je poznata Sabatierova reakcija. Kažem „poznata“ jer su o njoj mnogi čuli kada su čitali o putovanju na Mars, naime o zamisli da se od CO2 u Marsovoj atmosferi i donesenog vodika (ili možda dobivenog elekrolizom vode iz  Marsovih polarnih kapa) proizvede raketno gorivo za povratak na Zemlju, naime metan. Druga reakcija je spajanje metana u eten (etilen), reakcija koja se naveliko koristi u proizvodnji polietilena:

            2 CH4 → C2H4 + 2 H2.

Nakon toga slijedi jedna meni vrlo draga kemijska reakcija, adicija vode na eten, točnije dvostruku vezu u toj molekuli:

            CH2=CH2 + H2O → CH3CH2OH.

 U ovome posljednjem s desne strane jednadžbe svatko će – ako  nije sasvim zaboravio kemiju – prepoznati  formulu alkohola, etanola, a meni još preostaje da objasnim čitatelju zašto je to „meni vrlo draga kemijska reakcija“. U dobi od četrnaest godina izveo sam pokus u svome malom kućnom laboratoriju: iz etanola sam dobio eten prevodeći njegove pare preko ugrijane glinice. (Svaka kemijska reakcija može teći u dva smjera, s lijeva na desno ili s desna na lijevo, ovisno o uvjetima).

Sve su to dakle stare, barem stotinu godina stare  stvari, pa ipak je novost što se sva tri postupka (koliko mogu suditi prema članku iz časopisa Popular Mechanics) mogu izvesti u istom reaktoru i istim katalizatorom.  Reaktor proizvodi smjesu vode (90 %) i alkohola (10 %) koja se potom može, destilacijom, koncentrirati na bilo koji sadržaj alkohola, no ne veći od 96,5 %,  jer pri tom udjelu alkohola nastaje azeotropna smjesa, pa se alkohol više nikako ne može odvojiti destilacijom. No mislim da je kemije bilo dosta.

Sada će se „misleći“ čitatelj (lector sapiens) zapitati: „Zar se i inače alkohol ne dobiva tako, iz zraka i vode?“ Zelene biljke, zna se, od vode i ugljikova dioksida sintetiziraju šećere, a od šećera potom fermentacijom (radom kvaščevih gljivica) nastaje alkohol. Tako se dobivaju sva vina i sva alkoholna pića, pa i gorivo (gashol) za automobile (iz kukuruza ili šećerne trske)  ili za rakete (njemačku V2 je pogonio alkohol proizveden iz krumpira). No stvar  je u tome što je, prema tvrdnji predstavnika Air Co., njihov postupak u pogledu potrošnje energije efikasniji od tradicionalnog, biotehnološkog postupka, a usto može koristiti otpadni CO2 koji se razvija pri fermentaciji alkoholnih pića (npr. pri vrenju mošta).

To je i razlog zašto je tvrtka dobila nagradu od 20 milijuna dolara, što je dodjeljuje NASA, za napredak u konverziji ugljikova dioksida. Zašto pak ta tehnologija zanima Američku svemirsku agenciju jasno je: ona bi se mogla iskoristiti za uklanjanje i iskorištavanje ugljikova dioksida u svemirskim brodovima i postajama.

Votka za astronaute? To baš ne – jer alkohol se može lako (užarenom bakrenom žicom!) oksidirati u octenu kiselinu, a astronauti njome kiseliti salatu ili krastavce uzgojene u svemiru – a tko hoće piti novu, sintezom dobivenu votku iz zraka može je već sada kupiti, u boci, za 65 dolara. Prevelika cijena za „špiru“, rekao bih, ali tko voli neka izvoli.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je više stručnih  i 13 znanstveno-popularnih knjiga, a upravo mu se tiska još jedna: „Mala škola pisanja (za znanstvenike i popularizatore)“. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.