Ima mnogo načina, mnogo sredstava za uklanjanje ugljikova dioksida iz zraka i drugih plinova, od živog i gašenog vapna (kalcijeva oksida i hidroksida) do natrijeve ili, još bolje, kalijeve lužine. Spomenimo još litijev hidroksid, koji služi za pročišćavanje zraka u svemirskim letjelicama i podmornicama, a od organskih spojeva amine. Mnogo, kažem, takvih tvari ima, ali malo ih ima dobrih. Pri tome ne mislim da nisu dobre za ono za što služe, recimo za pročišćavanje plinova u laboratoriju (kalijeva lužina), nego da nisu dobre za širu, dakle industriju upotrebu.

Ne samo da takva sredstva mogu biti vrlo skupa, poput litijeva hidroksida, nego – još gore – treba utrošiti mnogo energije da bi se iz njih oslobodio ugljikov dioksid, a ona vratila u početno stanje, da bi se regenerirala. Nakon što se kalcijev oksid ili hidroksid spoje s ugljikovim dioksidom treba dobiveni kalcijev karbonat žariti na 1000 ^oC, treba od njega ispeći vapno – i za to utrošiti najmanje 4 MJ toplinske energije po kilogramu ugljikova dioksida.

Rješenje za sve te probleme zove se MOF. Što je MOF? To je, jednostavno, kratica za „metal-ogranic framework (metaloorganska okosnica)“, što je pak drugo ime za šupljikave molekule. Istini za volju treba reći da takve, šupljikave molekule kemičari odavno poznaju. One postoje u prirodi, u svijetu minerala zeolita, no dok stijenke šupljina u zeolitima izgrađuju atomi kisika i silicija, u molekulama MOF za to služe, samo ime kaže, metalni ioni spojeni s organskim molekulama. Svojstva jedne takve šupljikave molekule nedavno su objavljena u časopisu Science pod naslovom „A scalable metal-organic framework as a durable physisorbent for carbon dioxide capture“.

Iza tog sredstva za vezivanje ugljikova dioksida krije se polimer miješane soli cinka s triazolom i oksalnom kiselinom, [Zn₂(1,2,4-triazolat)(oksalat)]_n, ili CALF 20 (Zinc-based Calgary Framework 20), kroz koji se protežu, uzduž svih triju kristalnih osi 0,2 – 0,3 nm široke pore koje čine 38 % ukupnog volumena polimera. U te se pore, zahvaljujući neveznim interakcijama, ulaze molekule ugljikova dioksida.

Zahvaljujući baš tome, da se molekule ugljikova dioksida vežu slabim, neveznim interakcijama leži prednost nove šupljikave molekule pred drugim sredstvima za njegovo uklanjanje. CALF 20 nije naime kemijski nego fizički sorbens (physisorbent), pa za njegovu regeneraciju treba postići temperaturu od samo 150 ^oC te utrošiti manje od 700 kJ po kilogramu oslobođenog CO₂. No to nije jedina prednost novoga sredstva za dekarabonizaciju plinova.

Velika mu je prednost što veziravanju ugljikova dioksida mnogo ne smeta ni dušik niti vodena para. Kažem „mnogo ne smeta“ jer CALF 20 može nesmetano upijati ugljikov dioksid i pri 40 % relativne vlažnosti, a nakon toga mu kapacitet opada. Sposobnost vezivanja ovisi dakako i o tlaku i o temperaturi: pri 120 kPa i 30 ^oC CALF 30 može vezati 3 mola (132 g) CO₂ po kilogramu.

No parcijalni tlak ugljikova dioksida u zraku nije ni 120 ni 20 kPa nego samo 0,04 kPa. Iz toga bi se dalo zaključiti da rečeni kavez za molekule ničemu ne služi. No nije tako. CALF 20 nije namijenjen uklanjaju ugljikova dioksida iz zraka nego iz dima što izlazi iz tvorničkih postrojenja. Autori spomenutog rada ispitali su ga na dimu peći za pečenje klinkera (17 % CO₂, 10 % O₂, 5 % H₂O, 68 % N₂) temperature 45 ^oC i dobili odlične rezultate.

Sorbens je uspio ostati nepromijenjen nakon dvije tisuće sati rada proizvodeći ugljikov dioksid čistoće veće do 95 %. Usto je uspio izdržati više od 450 tisuća ciklusa sorpcije i desorpcije bez većeg gubljenja na kvaliteti.

Kada se uvodi nova tehnologija treba misliti na sve. Jedan dio „svega“ su i troškovi proizvodnje novog sorbensa. Vrlo su niski. CAF 20 se naime dobiva jednostavnom kemijskom sintezom iz jeftinih i lako dostupnih kemikalija, triazola i oksalne kiseline, koje se masovno proizvode: godišnje se na svijetu proizvede 10 tisuća tona triazola i čak 200 tisuća tona oksalne kiseline. Cink, istina, ne spada među najjeftinije metale, no on se lako može regenerirati iz istrošenog sorbensa – kada nakon milijun ciklusa punjena i pražnjenja svaki njegov kilogram dade više od stotinu tona ugljikova dioksida.

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor više od stotinu znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sada piše za Čovjek i svemir te, naravno, Bug online. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda, a danas je urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 13 znanstveno-popularnih knjiga. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.