Kada se govori o ovom nesretnom ratu u Ukrajini i s njime povezanom mogućom nestašicom zemnog (prirodnog) plina, obično se misli na to kako ćemo se morati smrzavati u našim stanovima. Jasno je zašto: prirodini plin je najčišće i po ugljičnom otisku najpovoljnije fosilno gorivo. To se može lako razumjeti iz činjenice da se prirodni plin sastoji poglavito od metana, CH₄, a metan je ugljikovodik s najpovoljnijim omjerom vodika i ugljika od svih ugljikovodika: gorenjem litre metana nastaje litra ugljikova dioksida i dvije litre vodene pare.

No nije to sve. O tome, da to nije sve, najbolje govori vapaj njemačkog kemijskog koncerna BASF da će morati, ako mu se onemogući nabava metana, zatvoriti proizvodnju. Metan nije samo gorivo nego i sirovina za kemijsku industriju. Zagrijavanjem metana uz odgovarajući katalizator od njega nastaje eten – od kojeg se dobiva polietilen – ali i benzen, još važnija sirovina za kemijsku industriju.

Nestašica zemnog plina mogla bi, još gore, dovesti do gladi jer metan je sirovina i za proizvodnju umjetnog gnojiva. Kako?

Riječ je o već više od stoljeća starom Haber-Boschovom postupku za proizvodnju amonijaka, NH₃, izravnim spajanjem dušika i vodika (od amonijaka se potom proizvode sva dušična gnojiva, od amonijeva nitrata do uree). Dušik se dobiva iz zraka, a vodik reakcijom metana s vodenom parom (reformiranjem). Pritom nastaje smjesa vodika i ugljikova dioksida (u volumnom omjeru 4:1), a da bi se vodik mogao iskoristiti treba ga na što jednostavniji i jeftiniji način odvojiti od ugljikova dioksida. No to nije jedina takva smjesa.

Smjesa vodika s ugljikovim dioksidom (56 % H₂, 41 % CO₂) nastaje i reakcijom ugljena (ugljika) s vodenom parom. To je već zastarijela tehnologija, ako se uplinjava kameni ugljen, no mogla bi opet zaživjeti ako bi se na taj način zbrinjavao gradski otpad.

Kako god da se uzme, riječ je o važnom tehnološkom postupku, pa nas ne treba čuditi da se svakim danom iznalaze novi načini za odvajanje ta dva plina. Evo jednog najnovijeg, što je nedavno opisan u znanstvenom članku kineskih i indijskih znanstvenika na radu u Sjedinjenim Državama.

Rad je objavljen u časopisu Science Advances pod naslovom „Tailoring sub-3.3 Å ultramicropores in advanced molecular sieve membranes for blue hydrogen production“. Riječ je dakle o membranama s porama od 3,3 Å (0,33 nm ili 330 pm) za proizvodnju „plavog“ vodika. (Plavi vodik je, razumije se, bezbojni plin kao i svaki drugi vodik, no oznaka „plavi“ znači da se dobiva djelomično iz vode, za razliku od „zelenog“ vodika koji se dobiva (elektrolizom) samo iz vode. Postoji još i „smeđi vodik“. On se proizvodi pirolizom ugljikovodika.)

Nije to jednostavan zadatak, jer rupice na tom situ ne moraju biti samo sićušne, manje od promjera molekule CO₂ (0,33 nm) nego i veće od promjera molekule H₂ (0,289 nm). Usto moraju izdržati i visoku temperaturu jer što je temperatura viša to se i molekule brže kreću, pa je „prosijavanje plina“ brže.

Rješenje je u ugljičnom molekulskom situ (carbon molecular sieve, CMS) dobivenom pirolizom (karbonizacijom) polibenzimidazola, PBI. Riječ je o lančanom polimeru, kojem je prije karbonizacije dodana pirofosforna kiselina, PPA, kako bi se lanci povezali te između njih stvorila rupa odgovarajuće veličine. Pri zagrijavanju polimer PBI dopiran pirofosfornom kiselinom (PBI-PPA) prvo otpušta, na tempraturi od 200 ^oC, fosfor da bi potom, na temperaturi od 600 ^oC, od njega nastalo ugljično molekulsko sito (PBI-PPA/CMS) – sito s rupicama (ultramikroporama) manjima od 0,33 nm.

Predaleko bi nas odvelo da opišemo na koje su sve načine autori spomenutog rada ispitali svoje sito. Bitno je reći da se dopiranjem povećava selektivnost: bez dopiranja (PBI/CMS) selektivnost molekulskog sita iznosi 15, a pri najvećem ispitanom dopiranju (PBI-PPA_0,3/CMS) čak 58. I to sve pri razmjerno niskoj temperaturi (150 ^oC) i tlaku (11 bar). 

I što na kraju reći? Još je prerano da bi novo sito za molekule, čije su očice otkale molekule pirofosforne kiseline, našlo primjenu u proizvodnji, no nova metoda stvaranja ultramikropora u ugljiku sigurno će dovesti do mnogih novih tehnoloških postupaka, ne nužno povezanih s dobivanjem vodika iz metana.

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  glavni urednik mrežnih stranica Panopticum. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 13 znanstveno-popularnih knjiga. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.