2021. DECEMBER 17.- AZ ENERGIAI PROBLÉMÁK MEGOLDÁSA

Szerző: | dec 17, 2021 | Vírusnapló, Archívum, Gazdaság, Honvédelem, Műszaki tudományok, Politika, Portré, Videó

A VÍRUSNAPLÓ mai bejegyzésében Oláh György professzorról, a híres magyar, Nobel-díjas tudósról szeretnék megemlékezni, aki sokat segített találmányaim szabadalmi bejegyzésében és azok népszerűsítésében, úgy Kínában mint az arab országokban. Röviden ismertetném Oláh professzor zseniális találmányát is, mellyel megoldható lenne a mai energiaváltság. Oláh professzor szerint Magyarország energia nagyhatalom lehetne.

george

OLÁH GYÖRGY (1927-2017)

Oláh György vagy George Andrew Olah magyar származású amerikai kémikus, 1994-ben kémiai Nobel-díjat kapott „a karbokation kémiához való hozzájárulásáért”. A globális felmelegedés problémájára is megoldást kínáló, nagy érdeklődést kiváltó direkt metanolos tüzelőanyag-cella kidolgozója.

Oláh György 1927. május 22-én született Budapesten. Középiskolai tanulmányait a Piarista Gimnáziumban végezte. (Azok közé tartozott, akiket a német megszállás idején Sztehlo Gábor evangélikus lekész, a későbbi Gaudiopolis alapítója bújtatott.) Ezután a Budapesti Műszaki Egyetemen tanult kémiát, és 1949-ben doktorált. A következő években az egyetemen tanított.

Az egyetemen ébred fel érdeklődése a szerves kémia iránt. Szerencséje volt, hogy Magyarország akkori legrangosabb professzorának, Zemplén Gézának asszisztense lehetett. Zemplén Berlinben Emil Fischer Nobel-díjas tudós tanítványa volt. Oláh György saját ötleteként a fluort tartalmazó szénhidrátokat kezdte kutatni. A háború utáni szegénységben az alapvető vegyszerek is hiányoztak, így azokat is magának kellett előállítani. Helyszűke miatt egy elszívó fülkét az intézet hátsó erkélyén rendezett be, amelyet “erkély laboratóriumnak” neveztek el.

Az ötvenes években Magyarországon megjelent dolgozataira már külföldön is felfigyeltek. 1954-ben, mindössze 27 évesen lett a tudományok doktora. Ebben az évben születik meg első gyermekük. Ugyanebben az évben, amikor megalakult a Magyar Tudományos Akadémia Központi Kémiai Kutató Intézete, Oláh Györgyöt nevezték ki igazgatóhelyettesnek. Az új intézetben megalakított egy szerves kémiai kutatócsoportot, amelyet Magyarországról való távozásáig vezetett.

Az 1956-os forradalom leverése után családjával és kutatócsoportjának egy részével úgy határoztak, hogy elmenekülnek az országból és Nyugaton új életet kezdenek. Előbb Londonban éltek, majd a család Kanadába költözött. Itt Oláh a Dow Chemical-nál dolgozott 1964-1965 között. 1965-ben az Amerikai Egyesült Államokban, Clevelandban kapott munkát, a Case Western Reserve University-n. 1971-től amerikai állampolgár lett. 1977-től Kalifornia államban él, ahol a Dél-Kaliforniai Egyetemen (University of Southern California) tanít. Még 1977-ben kinevezték az egyetem Szénhidrogénkutató Intézetének tudományos igazgatójává. 1991 óta a Los Angeles-i Loker Szénhidrogénkutató Intézet (Loker Hydrocarbon Research Institute) igazgatója.

Oláh György díszdoktora több egyetemnek (Durhami, Budapesti Műszaki, Müncheni és Krétai Egyetem), számos tudományos kitüntetés viselője és társaság tagja. Több mint ezer tudományos dolgozat és tizennégy könyv szerzője vagy társszerzője. Szabadalmainak száma több mint száz. A világ legrangosabb tudományos kitüntetését, az 1994-es kémiai Nobel-díjat “a karbokation kémiához való hozzájárulásáért” kapta, amely 930 ezer dollárral járt együtt.

Bár már évekkel korábban feltételezték, hogy a karbokationok sok szerves kémiai reakció köztes termékei, rövid élettartamuk, bomlékonyságuk miatt nem tudták őket kimutatni. Szupersavak (a 100%-os kénsavnál is erősebb savak) segítségével Oláh György alacsony hőmérsékleten előállította a karbokationokat, és tanulmányozta szerkezetüket, tulajdonságaikat. Elsősorban az 1962-ben bejelentett felfedezésének köszönhető, hogy sikerült megcáfolni a szén 4 vegyértékűségéről alkotott régi elképzelést, és új üzemanyagokat, a korábbinál nagyobb oktánszámú benzinfajtákat állíthattak elő. Kutatásai vezettek az ólmozatlan benzin előállításának egy igen gazdaságos eljárásához is, ugyanakkor új utakat nyitottak a szupersavak által katalizált karbokationok, valamint a szén cseppfolyósításának eljárása felé.

Az Oláh György vezetésével kifejlesztett direkt metanolos tüzelőanyag-cella (Direct Methanol Fuel Cell, DMFC) az utóbbi időben az egész világ érdeklődésének fókuszába került. A találmány a hagyományos energiahordozók :(nyersolaj, kőszén, földgáz) előteremtési költségeinek és a globális felmelegedésnek a növekvő problémáját oldhatja meg. Az energiacella ugyanis metanollal működik, amit szén-dioxidból állítanak elő, a folyamat végén pedig víz keletkezik. A direkt metanolos tüzelőanyagcella közvetlenül alakítja át a metanolt (vagy más folyékony szerves tüzelőanyagot) elektromos árammá egy úgynevezett polimer elektrolit membrán segítségével. Elektromos energia tárolására is alkalmas, hatásfoka jobb az ismert akkumulátorokénál. A direkt metanolos tüzelőanyag-cellával működő gépjárművek gyártására minden technikai feltétel adott.

A Nobel-díj odaítélése után első nyilatkozatában a következőket mondta: “Én nagyon büszke vagyok rá, hogy Magyarországról származom, de arra is, hogy az Egyesült Allamokban egy új országot találtam, ahol a gyermekeim felnőhettek és amelynek nagyon is része vagyok … Családommal együtt új hazára leltem, s miközben büszke vagyok rá, hogy magyar vagyok, amerikai lettem … Ami a magyarságot illeti: huszonkilenc évet éltem Magyarországon, s mert fiatalon jöttem el, a legjobb emlékeim maradtak meg, hiszen – és ez a szép az életben – az ember a kellemes dolgokra emlékszik. Magyar származású amerikai vagyok, ahogy itt mondják, két világból a legjobb az enyém.”

LEVEGŐBŐL ÜZEMANYAG

A 83 éves Nobel-díjas kémikus, az Amerikában élő Oláh György kidolgozott egy eljárást, melynek során a levegőből metilalkoholt, ismertebb nevén metanolt lehet előállítani. A metanol a belső égésű motorokban éppúgy felhasználható, mint az üzemanyagcellás járművekben, ami nem utolsó szempont, mert nem igényli a több száz milliós globális járműpark teljes lecserélését. Az élelmezéstől jelentős terméshányadot elvonó bioetanol részleges kiváltója is lehet, mivel könnyen elegyíthető a benzinnel.

A metanol elégetésekor javarészt vízgőz és kisebb mértékben szén-dioxid keletkezik, tehát nem teljesen zöld energiaforrás, de kétségtelenül környezetkímélőbb, mint a jelenleg használt fosszilis üzemanyagok.

A kémiai Nobel-díj 1994-es kitüntetettje az elmúlt évtizedben a metanol vizsgálatának szentelte idejét, és ma úgy látja, olyan üzemanyagforrással van dolgunk, mely a hidrogénnél biztonságosabb (nyitott kerekű autók versenyeinél metanolt használnak, mert tüze könnyebben oltható), emellett kisebb méretű eszközökkel alkalmazható (a hidrogén nagy kiterjedésű, és helyigényes). A háztartási gáz szintén kiváltható vele.

A világháború idején a német hadsereg járműveiben alkalmaztak metanolt, amit szintézisgázból állítottak elő nagy energiaigényű hőkezeléssel és nyomással, vagyis nem éppen gazdaságosan. A ’70-es évek arab olajembargója idején ismét figyelmet kapott ez az energiaforrás mint lehetséges gépkocsi-üzemanyag, s a ’90-es évek közepére húszezer metanol-kompatibilis autót gyártottak az Egyesült Államokban, de a bioüzemanyagok divatja megakasztotta e fejlesztési irányvonalat. Az Európai Unió területén értékesített üzemanyagokban jelenleg 3 százalékos keverési arányt engednek a metanolnak.

A magyar szóhasználatban faszeszként is emlegetett energiaforrás – régen fatörmelék lepárlásával állították elő – az elektronikát is átalakítja: megjelentek az első metanolos akkuk, melyek számítógépeket és mobiltelefonokat működtetnek. Vannak, akik a metanol efféle alkalmazását, vagyis kémiai energiájának villamos energiává alakítását tartják a legígéretesebbnek, mivel a leggyorsabb, leglátványosabb eredmények e téren lesznek tapasztalhatók.

A metanol a petróleum alapú szénhidrogénekhez hasonlóan alapanyagként is funkcionálhat, mesterséges származékok (metilén, propilén), vagyis műanyagok gyárthatók belőle, bár ez nem környezetbarát alkalmazás: a „műanyag”-tárgykultúra biológiailag zsákutca, hiszen nem komposztálható.

Nem új tehát ez az energiaforrás, „csupán” az előállítás lehetőségeit, módozatait tágította Oláh és munkacsoportja a University of South California kutatóintézetében, amely a szabadalom tulajdonosa. Forradalmi újításnak tűnik, hogy Oláh szavaival a „levegőből is üzemanyagot tudunk előállítani”.

A klímaharcban is bevethető a Los Angelesben élő tudós módszere a földi légkörben folyamatosan növekvő szén-dioxid-tartalom csökkentésére. „A levegő nedvességet tartalmaz, általában hat-nyolc százalékban. De még a sivatag fölött is van benne valamennyi. Először ezt kivonjuk a levegőből, ami vizet ad, utána – az általunk feltalált elvonó rendszerrel – kivesszük a szén-dioxidot, amiből metanolt és üzemanyagot vagyunk képesek gyártani” – mondta el a tudós októberben a Magyar Tudományos Akadémián. A ráfordított és kinyert energia arányáról, az EROEI-értékről azonban nem beszélt.

5 0

A metanol ára eddig a földgázárfolyamtól függött, ezentúl nem kényszerül olyan szorosan hozzákötődni, mivel a levegő ingyen van. (A termeléshez szükséges elektromosság költsége továbbra is bejátszhat a metanol árába.)

Oláh néhány tudóskollégájával könyvet írt a témáról és találmányairól, mely nem csak nálunk jelent meg (Kőolaj és földgáz után: A metanolgazdaság, 2007), több idegen nyelvű kiadást is megélt.

Az ipari alkalmazás megindult a hatalmas energiaigényű Kínában: a kormány bő három éve úgy döntött, hogy a metanol lesz az alternatív üzemanyag. Húszéves beruházás keretében, 140 milliárd dollárért létesítenek száz(!) metanolüzemet, melyek Oláh katalizációs módszerét használják. Egy ilyen üzem éves kapacitása 2 millió tonna fölött van – arrafelé nem földgázból vagy szintézisgázból, hanem szénből állítják elő a metanolt.

A Távol-Keleten több millió kocsit hajt metanol alapú vagy – egyetlen kémiai fázissal abból előállított – dimetil-éter alapú dízelüzemanyag. Kína már most 3,78 milliárd liter metanolt használ évente. Japán és Dél-Korea ugyancsak létrehozott metanolüzemeket.

Magyarországon a geotermikus alapú alkalmazás jöhet szóba. A feltörő termálvizekben ugyanis megtalálható a pezsgést okozó szén-dioxid. Az Alföldön végzett földgázfúrások rendre termálvízre lelnek. Izland példája követendő, ahol tavaly kezdte meg működését az a metanolüzem, amelyet a feltörő gejzírek szén-dioxid-tartalmának a befogására és felhasználására hoztak létre.

A metanol mellett szól, hogy talajba és talajvízbe kerülve viszonylag könnyen lebomlik természetes, biológiai úton. Oláh a szintetikus gáz előállítása két módjának (metán kezelése vízgőzzel és metán reagáltatása szén-dioxiddal) sajátos arányát kísérletezte ki, s különféle nanostruktúrákat (fémoxidokat) használt katalizátorként, mindezt úgy, hogy csak szén-monoxid és szén keletkezzen, amit átalakít metanollá. Az eljárás bi-reforming néven vált ismertté.

Gyúlékony anyag, bár nem annyira, mint a benzin. Nemcsak a gyártásához kell szén-dioxid, az előállításából is keletkezik, melléktermékként. Így gondoskodni kell róla, hogy ezt visszaforgassák a termelési folyamatba, s ne szennyezze a levegőt. Fűtőértéke mintegy fele a benzinének, ezért a dízelmotorok számára a dimetil-éter hatékonyabb. Korrozív a hatása, erősen rongálja a vele kapcsolatba kerülő fémeket, főleg az alumíniumot (az öntöttvasat és az acélt állítólag nem). Rendkívül káros az egészségre: ha a szervezetbe kerül, már 10 milliliter vakságot okozhat, 1 deciliter pedig garantáltan halálos erejű.

A világ hatalmas széndioxid-készleteiből autók üzemanyagaként is használható metanol gyártható. A világos először egy izlandi cég gyárt ipari mennyiségben metanolt a levegő szén-dioxidjából. Az előállítási technológia Oláh György magyar származású Nobel-díjas kémikus kutatási eredményeire épül.

A hidrogén és az üvegházhatású gáz reakciójával előállított metanol környezetbarátabb üzemanyag, mint a benzin vagy a gázolaj, mert a vele hajtott járműnek 40 százalékkal alacsonyabb a károsanyag-kibocsátása. A jelenleg használatos robbanómotorokat viszont nem arra tervezték, hogy tisztán metanollal üzemeljenek.

Magyarország metanol-nagyhatalommá válhat – jelentette ki még tavaly az MTA-n tartott előadásában Oláh György, aki szerint csak a nagy olajtársaságoknak rossz hír az, ha az Alföldön a kísérleti földgázfúrásoknál bugyborékoló termálvíz tör föl a földből, kitermelhető gázból pedig csak kis mennyiséget találnak. A metanolgazdaság alapja éppen ez lehet: a kis mennyiségű gázból és a pezsgést okozó széndioxidból a termálvíz energiájával üzemanyag gyártható.

Az emberiség energiakészletei nincsenek veszélyben, hiszen a Nap még évmilliárdokig biztos energiaforrásunk marad – indította előadását Oláh professzor. Az igazi megoldandó feladat a Nap energiájának fölfogása, tárolása és szállítása. A feladatot a természet megoldotta számunkra: a fosszilis üzemanyagok, a szén, a kőolaj, a földgáz valójában a fotoszintézis során megkötött napenergia tárolói. A fosszilis üzemanyagokban hosszú folyamat során elraktározódott energiát szabadítja fel a mai ember, amikor szénnel fűt és benzint éget el az autó motorjában. Mindez a szén- és olajkészletek nem túl távoli kimerüléséhez vezet, és egyúttal a klímaváltozásért is részben felelős, mert a fosszilis üzemanyagok elégetésével nagy mennyiségű széndioxidot juttatunk a levegőbe.

Oláh professzor véleménye szerint a széndioxid-problémát nem lehet a kibocsájtás csökkentését ösztönző szénkvótákkal vagy tiltásokkal megoldani, hiszen a szén a földi élet legalapvetőbb eleme. Inkább arra a kérdésre kell megtalálnunk a tudomány válaszát, hogy a fosszilis energiahordozók keletkezésének természetes, ám az emberi tevékenység szempontjából túlságosan hosszú folyamatát hogyan lehetséges technológiai úton lerövidíteni. Az új energiahordozó gondolatát Oláh professzor már korábban fölvetette, a témáról írott könyvének címe, A metanolgazdaság egy lehetséges új korszak elnevezéseként vált ismertté.A metanol többféle eljárással is viszonylag könnyen előállítható a földi légkörben és a világegyetemben is hatalmas mennyiségben megtalálható széndioxidból. Hasonló módon gyártanak ma már nagyipari méretekben is DME-t (dimetil-étert), amely ugyancsak széndioxidalapú vegyület, és alkalmas a dízel és a háztartási gáz helyettesítésére. A metanolgyártás ipari megvalósítására is van már példa Kínában, de a közeljövőben Izlandon is megkezdődik egy metanolgyár létesítése. Míg Kínában a szénalapú metanolgyártás honosodott meg, addig Izlandon a nagy mennyiségben rendelkezésre álló olcsó geotermikus energia és a földmélyi széndioxid lesz a metanolgyártás nyersanyaga.

Ez az út Magyarország számára is járható – vetette föl előadás végén Oláh György, aki szerint csak a nagy olajtársaságoknak rossz hír az, ha az Alföldön a kísérleti földgázfúrásoknál bugyborékoló termálvíz tör föl a földből, kitermelhető gázból pedig csak kis mennyiséget találnak. A metanolgazdaság alapja éppen ez lehet: a kis mennyiségű gázból és a pezsgést okozó széndioxidból a termálvíz energiájával üzemanyag gyártható.

„A tudomány nagy áldás, de nagy csapás is – zárta némi öniróniával az MTA-n tartott előadását a még ma is aktív Nobel-díjas tudós –, ha van az embernek egy nagy ötlete, aminek ráadásul gyakorlati haszna is lehet, az olyan hajtóerő, hogy nehéz valaha is abbahagyni a munkát.”

A Lawrence Livermore nemzeti kutatóintézet munkatársai laboratóriumi körülmények között demonstrálták a technológia használhatóságát. Az eljárás lényege, hogy a sós víz elektrolízise során keletkező savassággal nyert elektrolit folyadékban jelentősen megnövekszik a hidroxid-koncentráció, amely viszont hatásosan képes elnyelni és visszatartani a káros gázok közé tartozó szén-dioxidot. A melléktermékként hidrogéngázt is eredményező folyamat közben létrejövő, a szénsav sóit képező karbonátok és bikarbonátok pedig lúgosító hatásuk révén célirányosan bevethetők az óceánok savasodásának csökkentésére.

“Nemcsak annak módját találtuk meg, hogyan vonhatjuk ki és raktározhatjuk el a légköri szén-dioxidot, miközben értékes hidrogéngázhoz jutunk, hanem egyszersmind új lehetőséget kínálunk az óceáni ökorendszerek megmentésére is” – hangsúlyozta Greg Rau, a Lawrence Livermore laboratórium vendégkutatója, az amerikai tudományos akadémia folyóiratában (PNAS megjelent tanulmány vezető szerzője.

A légkörbe kerülő szén-dioxid egy jelentős részét az óceánok magukba szívják szénsav formájában. Különböző kutatások kimutatták, hogy a savasodás folyamata nagymértékben veszélyezteti az óceánok és a tengerek élővilágát, kiváltképpen a korallokat és a kagylókat. Az előzetes becslések szerint a globális felmelegedés hatására az óceánok vízének a savtartalma több mint hatvan százalékkal meghaladhatja az iparosodás előtti szintet a század közepére. 

A most kidolgozott technológiával nyert lúgos oldat segíthet a savasodás közömbösítésében és a tengeri élővilágot veszélyeztető fenyegetések elhárításában, ám a gyakorlati megvalósításhoz – mint maguk a kutatók is felhívták rá a figyelmet – további vizsgálatok szükségesek.

“A műveletnek köszönhetően “szuperzöld”, a szén-dioxid-kibocsátást mérséklő üzemanyag, illetve vegyi nyersanyag ugyancsak előállítható hidrogén formájában” – ismertette Rau.

Az eddigi kémiai eljárások a légkörbe kerülő szén-dioxid megkötésére és raktározására költségesnek és fáradságosnak bizonyultak, mert a szén-dioxidot molekuláris szintű, hő- és mechanikai módszerekkel történő töményesítéssel vonják ki a légkörből. “A mi technológiánkban nincs szükség a szén-dioxid koncentrált, molekuláris formájú elszigetelésére és tárolására, így az eljárás költséghatékony, környezetbarát és biztonságosabb szén-dioxid-kezelést kínál, megtetézve hidrogénalapú, megújítható forrásból előállított üzemanyag gyártási lehetőségével és az óceánok savasodásának csillapításával”.