Alge hvataju CO2 – i kad su žive i kad su mrtve
Morska trava, koja onečišćuje plaže i čini mnoge druge štete ljudima, može se, nakon malo "kemijanja", pretvoriti u izvanredno sredstvo za hvatanje ugljikova dioksida iz zraka

Ima jedna logična i posve naravna misao, koju često čitamo u komentarima na ovim mrežnim stranicama, da se problem globalnog zatopljenja može riješiti sadnjom šuma i, općenito, povećavanjem populacije fotosintetskih organizama, da ne kažem uzgojem biljaka. Gledajući sa te strane, dobro je što u moru rastu alge – što više, to bolje. No, ne treba trčati na prvu loptu. Ništa nije dobro ako se pretjera. Tako je i s algama. Iako brzo rastu i u sebi sakupljaju velike količine ugljika, nije dobro kad ih ima toliko da izazovu cvjetanje mora, a s njime ugibanje jedinki mnogih biljnih i životinjskih vrsta.
Ta pojava, cvjetanje mora, koja se u nas srećom vrlo rijetko vidi, u velikim morima zadaje mnogo muke ne samo onima koji se brinu za zdravlje našeg planeta, nego i čitavim državama. To naročito vrijedi na alge iz roda Sargassum po kojima je Sargaško more dobilo ime: to je područje Atlantskog oceana toliko obraslo morskom travom da je bilo prepreka jedrenjacima, brodovima koji svoje gibanje nisu mogli zahvaliti ničemu drugom nego ćudima prirode, vjetru i morskim strujama (ako izuzemo tegljenje snagom veslača u čamcima spuštenih s palube).
Koliko alge iz roda Sargassum stvaraju brige, najbolje govori podatak da njihov divlji rast, poznat kao „zlatna plima“ (golden tide), stoji američku saveznu državu Texas 2,9 milijuna dolara godišnje, jer treba čistiti plaže od tog, slobodno možemo reći, morskog korova.
U Kini se izravna gospodarska šteta od morske trave procjenjuje na 70 milijuna dolara godišnje. Stoga nas ne bi trebalo čuditi da su se baš kineski znanstvenici prihvatili posla da riješe taj problem, štoviše uspjeli su zlatnu plimu pretvoriti u zlato. O tome svjedoči već prvi dio naslova znanstvenog rada „Turn waste golden tide into treasure: Bio-adsorbent synthesis for CO2 capture with K2FeO4 as catalytic oxidative activator“, objavljenom u časopisu Molecules.
Nova tvar za hvatanje ugljikova dioksida („bio-adsorbent for CO2 capture“) priređuje se sasvim jednostavno. Morska trava Sargassum horneri prvo se opere i osuši, a potom pomiješa sa kalijevim tetraoksoferatom(VI) ili, jednostavnije rečeno, sa K2FeO4, da bi se potom prevela u ugljen grijanjem pri 750 oC bez prisustva zraka. Sve organske tvari podliježu karbonizaciji na temperaturi između 400 i 600 oC, uči se u organskoj kemiji, a od tog pravila nije izuzetak ni morska trava.
Čudo međutim stvara neobičan spoj željeza, K2FeO4, u kojem se željezo ponaša kao nemetal, kao sumpor u sulfatima, ili – bliža usporedba – kao mangan u manganatima.
Ukratko, K2FeO4 je jako oksidacijsko sredstvo, a kada se tome pribroji utjecaj visoke temperature te ugljika i plinova (H2, CO, CO2) dolazi se do složene kemije koja je u radu opisana sa 11 kemijskih jednadžbi. Kalijev ferat je i aktivator, jer poboljšava adsorpcijska svojstva ugljena od algi, i oksidans, pa kemijskim djelovanjem povećava broj pora, i katalizator, jer ubrzava adsorpciju ugljikova dioksida. No to je već previše kemije za ovaj članak: nas prije svega zanima kakvu su to novu tvar kineski znanstvenici napravili.
Sve ovisi o tome koliko je kalijeva ferata dodano algama. Najbolje su rezultate postigli pri dodatku od 25 %. Tako priređen ugljen od algi ima specifičnu površinu 1245 m2/g. Ugljen je toliko šupljikav da se u svakom gramu nalazi 0,9 cm3 šupljina, velikim dijelom u obliku pora manjih od 0,7 nm, a to znači toliko sitnih da se u njih može smjestiti tek nekoliko molekula CO2. Kalijev ferat već je ovdje stvorio čudo, jer je povećao rahlost ugljena i to – ovisno o tome čime se ona mjeri – 20 do 40 puta.
Prava vrijednost novog adsorbensa za CO2 pokazala se međutim prilikom njegova testiranja u atmosferi ugljikova dioksida. Sam podatak da gram ugljena od algi s dodatkom K2FeO4 adsorbira pri temperaturi od 30 oC 2,67 mmol, a pri 60 oC 1,7 mmol ugljikova dioksida, malo što kaže dok ga se ne prevede na jezik tehnologije. A prevedeno na taj jezik, na jezik tehnologije znači: na nižoj temperaturi ugljen od algi prima, a na višoj otpušta ugljikov dioksid. Koliko? U kilogramu ugljena može se pohraniti, da bi se poslije otpustilo, preko 20 litara CO2. Štoviše, cikus adsorpcije-desorpcije može se mnogo puta ponavljati, a kada se adsorbens konačno istroši, može ga se bez ikakve štete za okoliš baciti u visoku peć!
Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije i povijesti znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik časopisa Priroda te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je više od 3000 znanstveno-popularnih članaka te 15 znanstveno-popularnih knjiga.