Čudno je to s imenima plinova. Neki su dobili imena po postanku, drugi po svojstvima, a treći... E, oni imaju mnogo imena, baš kao što su ih nekoć imala plemenita gospoda: po ocu, po djedu, po nekom zaslužnom pretku, po posjedu, po svetcu zaštitniku i još po koječemu. Plemeniti plinovi su plemeniti zato što podsjećaju na plemenite metale, zlato i platinu na primjer, koje hrđa ne nagriza. Onda su ih počeli nazivati inertnim plinovima, jer ni s čime ne reagiraju, pa im je stoga mjesto u nultoj skupini periodnog sustava. No nisu plemeniti plinovi jedini inertni plinovi, inertan je do neke granice i dušik, a ni plemeniti plinovi nisu sasvim inertni. Još je naime 1962. godine sintetiziran prvi kemijski spoj plemenitih plinova, spoj ksenona s fluorom.

Sve ovo pišem zato da bih ukazao na zbrku imena oko smjese dvaju plinova, vodika i ugljikova monoksida. Prvo joj je ime vodeni plin, drugo gradski plin, a treće plin za sintezu ili sintezni plin. I baš kao što je svako ime plemenitaša otkrivalo nešto o njegovim predcima i posjedima, tako i svako od tri navedena imena govori nešto o toj smjesi plinova čija se primjena u kemijskoj tehnologiji ne može dovoljno nahvaliti.

Ime „vodeni plin“ govori o njegovom postanku. Propušta li se naime vodena para kroz usijani koks, kisik će se iz vode spojiti s ugljikom, a preostat će slobodni vodik (C + H₂O → CO + H₂). Nastali plin se nekoć koristito za grijanje, kao gradski plin, no zamijenjen je manje opasnim zemnim ili prirodinim plinom, metanom. Manje opasnim? Vodik je u gradskom plinu dobrodošao, ali ugljikov monoksid nije. Mnogi su se njime otrovali, ako se vatra ugasila. Među otrovanima bio je i francuski književnik Emilé Zola.

Danas se više nitko ne grije na gradski plin, pa ipak se on proizvodi, no pod drugim imenom – plin za sintezu. Ako se naime smjesa CO i H₂ prevodi preko katalizatora mogu se dobiti ugljikovodici („benzin iz ugljena“), ali i mnogi drugi organski spojevi, posebice metanol, u kojem mnogi vide zeleno gorivo budućnosti. Ali kako napraviti „zeleno gorivo“ iz ugljena?

Rekao bih nikako. No kemičari uvijek nađu put. I evo jednog novog: ugljikov monoksid bi se dobivao iz ugljikova dioksida te bi se potom miješao s vodikom dobivenim elektrolizom vode. Ali kako dobiti CO iz CO₂ kada znamo da CO₂ nastaje gorenjem ugljikova monoksida?

Rješenje je u okretanju smjera reakcije. Za to su zaslužni ruski znanstvenici koji su u časopisu Molecules objavili znanstveni rad „Plasma-activated CO₂ dissociation to CO in presence of CeO₂ mesoporous catalysts“. Najvažnija riječ u članku je „plazma“ (plasma), a potom riječ katalizator (catayst).

Jednostavno rečeno: ruski su kemičari izvrgnuli ugljikov dioksid (u smjesi s inertnim argonom) visokom naponu pri čemu se on pretvorio u plazmu (ionizirani plin), koji se u dodiru s katalizatorom raspao na smjesu ugljikova monoksida, CO, i kisika, O₂. Za taj se postupak i prije znalo, no problem je bilo pronaći pogodan kalizator. I pronašli su ga u obliku poroznog cerijeva(IV) oksida, CeO₂.

Cerijev doksid je čista tvar, a to znači tvar nepromijenjivog sastava koji je određen, razumije se, njegovom kemijskom formulom. No to nije dovoljno da bi CeO₂ bio katalizator. Treba ga prorahliti, obogatiti sitnim porama (mezoporama), a to sve ovisi o postupku kojim se priređuje. Autori spomenutog rada priredili su ga na pet načina. Prvom su ga metodom dobili oksidacijom cerijeva(III) karbonata, Ce₂(CO₃)₃, a u druga četiri postupka oksidacijom cerijeva(III) nitrata, Ce(NO₃)₃. Najboljim se reagensom pokazala limunska kiselina. Na taj su način dobili cerijev dioksid, Ce(mp)-4, s porama promjera 9,5 nm. Koliko je bio porozan najbolje se vidi po tome što je gram tako priređenog CeO₂ imao površinu omanjeg stana (52 m²), a pore u njemu zapremale su volumen od 0,11 cm³. Čini se da se pripravak Ce(mp)-4 pokazao najboljim zahvaljujući najmanjem udjelu neoksidiranog cerija(III), tj. iona Ce³⁺. Iznosio je 16 %, dok se udio Ce³⁺ kod drugih pripravaka kretao od 18 do 23 %.

Male razlike u strukturi čine veliku razliku u konačnom rezultatu. Zahvaljujući novom katalizatoru kemičari su uspjeli pri naponu od 5 kV razložiti 32 % ugljikova dioksida u ugljikov monoksid i, što je najvažnije, pri tome nisu dobili ništa drugo osim ugljikova monoksida. Još samo treba dodati vodik  – i dobiti što se god hoće!

Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951., je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, od 2017. u mirovini. Autor je oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske i bioanogranske kemije te povijesti i filozofije znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sada piše za Čovjek i svemir te za mrežne stranice Panopticum i, naravno, Bug online. Autor je 16 znanstveno-popularnih knjiga, među kojima  su „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“ i „Antologija hrvatske popularizacije prirodnih znanosti“.