Ugljikov dioksid, znamo, kruži u prirodi. Biljke ga uzimaju danju,  a noću, zajedno sa životinjama, vraćaju u zrak. Koliko traje taj ciklus? Pa otprilike onoliko koliko treba da izraste rajčica ili kupus u vašem vrtu – ako se hranite povrćem (za one koji jedu meso ciklus traje malo dulje).

No postoji još jedan, manje poznat ciklus tog prevažnog plina. Ugljikov dioksid s vodom gradi kiselinu, H₂CO₃, ugljičnu kiselinu. Ta kiselina, premda je vrlo slaba ipak je dovoljno jaka da kroz tisuće godina ostavi svoj trag. Ona potpuno rastače vapnenac (od kojeg zaostaje crvenica i boksit), a granit pretvara u glinu i kremeni pijesak. No nešto, ono što je za temu ovog članka najvažnije, zaostaje u vodi. To su bikarbonati ili hidrogenkarbonati, soli koje sadrže ion HCO₃^-. Taj ion kupe puževi i školjkaši na dnu mora, a kad uginu od njihovih se ljuštura stvara pijesak, a od pijeska vapnenačke stijene. Vapnenačke stijene na kraju, pomicanjem kontinentalnih ploča, završavaju u magmi – da bi se tamo pretvorile u ugljikov dioksid koji se kroz vulkanske kratere vraća u atmosferu. No za razliku od prvog ciklusa koji traje nekoliko mjeseci ili najviše koju godinu, ovaj drugi traje stotinjak milijuna godina. (Svima nam je sudbina da na kraju završimo pod kontinentalnom pločom. Eh, što je život.)

No dobro, nećemo više o ugljikovim ciklusima – pa ipak ne možemo bez njih. Jer ako ne napravimo nekakav novi ugljikov ciklus, nećemo moći održati postojeću razinu CO₂ u zraku, pa nam ne gine propast od globalnog zatopljenja. (Prirodu ne možemo uništiti, možemo uništiti samo sami sebe.) Stoga se u svijetu razvijaju tehnologije kojima bi se ugljikov dioksid uklanjao iz zraka ili iz plinova što izlaze iz plinskih elektrana da bi se poslije mogao upotrijebiti za proizvodnju, možda čak avionskog goriva u Sunčevim pećima (o čemu sam nedavno pisao).

Rješenje tog starog problema nedavno je pronašla skupina jedanaestorice znanstvenika iz Oak Ridge National Laboratory u Sjedinjenim Državama  te ga objavila u ožujku ove godine u Elsevierovom časopisu Chem pod naslovom „CO₂ capture via crystalline hydrogen-bonded bicarbonate dimers (Vezivanje CO₂ stvaranjem kristaliničnih dimera bikarbonatnih iona povezanih vodikovom vezom)“. Rješenje je možda novo, no kemijska reakcija na kojoj se temelji nije nova – starija je od problema. Riječ je naime o spajanju ugljikova dioksida s glioksal-bis(iminogvanidinom), GBIG, organskim spojem za kojeg se zna već više od 120 godina, od 1898., kada je sintetiziran. Još zanimljivije, rečeni spoj (koji je baza) i njegovi derivati služe za vezivanje sulfata i nitrata. No umjesto za sulfate i nitrate treba ga vezati za hidrogenkarbonate – i evo novog postupka za uklanjanje CO₂.

Da se ne izgubimo u kemijskih formulama, treba ukratko reći da GBIG vezući za sebe vodikove ione prelazi u reakciji s CO₂ i H₂O u netopljivu sol, GBIG-hidrogenkarbonat,  GBIGH₂(HCO₃)₂(H₂O)₂. Ta sol, GBIG-hidrogenkarbonat, grijanjem na 112 ^oC otpušta vodu i ugljikov dioksid pretvarajući se u polaznu tvar, GBIG.

U pokusu što je opisan u rečenom radu znanstvenici su propuhivali kroz otopnu GBIG „standardnu“ smjesu dušika s 12,8 % ugljikova dioksida. Nakon pola sata stvorio se talog iz kojeg su potom grijanjem na 120 ^oC izlučili gotovo sav, točnije 89 % vezanog plina. I što je najvažnije, ni nakon deset ciklusa otapanja i grijanja nije se promijenila kvaliteta polaznog spoja, GBIG.

Ovo nije, jasno, jedini tehnološki postupak za vezivanje CO₂. Taj se plin može vezivati i gašenim vapnom (kalcijevim hidroksidom),  no da bi se ono regeneriralo treba dobiveni kalcijev karbonat žariti na temperaturu od 900 do 1000 ^oC (pri čemu se dobiva živo vapno, kalcijev oksid). No ovdje je temperatura znatno niža, tek nešto viša od vrelišta vode, a energija potrebna za oslobađanje ugljikova dioksida iz GBIG-hidrogenkarbonata iznosi točno 151,5 kJ/mol ili 3,443 MJ/kg. No to nije izgubljena energija, jer se i ona može djelomično regenerirati budući da se u reakciji GBIG s CO₂ oslobađa toplina. Sve u svemu nova nada bezugljične ekonomije – a dobro će doći i za obnavljanje zraka na podmornicama i svemirskim stanicama.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je doktor prirodnih znanosti iz područja kemije, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju. Do umirovljenja radio je u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI)  baveći se bioanorganskom i teorijskom (računalnom) kemijom. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti surađujući u mnogim časopisima i revijama (Priroda, ABC tehnike, Čovjek i svemir, Modra lasta, Smib, Fokus). Napisao je više od dvije tisuće znanstveno-popularnih članaka, 13 znanstveno-popularnih knjiga te u koautorstvu dva sveučilišna udžbenika iz područja dizajniranja lijekova. Sada piše za mrežne stranice  Zg-magazina te za časopis Čovjek i svemir te, naravno, za BUG online. U časopisu Kemija u industriji je stalni komentator te  urednik rubrike „Kemija u nastavi“. Godine 2003. dodijeljena mu je Državna godišnja nagrada za promidžbu i popularizaciju znanosti.