A széndioxid, mint a fő mumus a globális felmelegedést okozó gázok között, ha ügyesen használják fel, akár elsődleges nyersanyaggá válhat a kisebb szénkibocsátással járó bioüzemanyagok számára, ahogy arról a Horizonban, az EU kutatási és innovációs magazinjában olvasni lehetett.
Hogyan tehető zöld erőforrássá a legnagyobb mennyiségben a levegőbe bocsátott üvegházhatású gáz, a széndioxid? Fogas kérdés, sőt akár tabudöntögetésnek is tűnhet, néhány európai uniós kutatási projekt mégis sikerrel oldja meg ezt a gordiuszi csomót.
A németországi Max Planck Molekuláris Növényfiziológiai Intézetben egy fiatalon elhunyt izraeli kutató, Arren Bar Even az eForFuel nevű uniós projekt úttörőjeként forradalmi felismerést tett, amikor rájött, hogyan lehetne – ráadásul energetikailag nyereséggel járó módon – hasznos vegyületekké alakítani a széndioxidot. Konkrétan E coli baktériumokat használt propán és izobutén előállítására, amelyek bioüzemanyagokká alakíthatók. A megújuló energia egyik formájának tekinthető bioüzemanyagok az előállítási folyamattól és az üzemanyag végső keverékétől függően kevesebb CO2-t bocsátanak ki, mint a benzin, a dízel, a kerozin és más hagyományos üzemanyagok. A legtöbb bioüzemanyagot azonban jelenleg olyan növényekből állítják elő, mint a napraforgó és a szójabab, ami egyrészt feszültséget okoz az élelmiszerellátásban, másrészt az ezek termeléséhez felhasznált hagyományos üzemanyagok rontják az energetikai egyenleget.
A colibacilus a bioüzemanyagok kulcsa lehet
Ezért az EU korlátozza az ilyen első generációs bioüzemanyagok mennyiségét, és támogatja a nem élelmiszernövényekből származó alternatívák kutatását. Ami a propánt és az izobutént illeti, ezek még a hajózás és a repülés széndioxid kibocsátásának csökkentésére is felhasználhatók, amelyeket nehéz villamosítani, így egy ideig a bioüzemanyagok még fontos szerepet játszanak majd a repülők és hajók zöldítésében.
Az E coli általában melegvérű állatok bélrendszerében él és segíti az emésztésüket. A baktériumot laboratóriumokban is lehet tenyészteni, ám Bar-Even vezetésével az eForFuel kutatóinak 2020-ban sikerült átprogramoznia az E coli baktériumot úgy, hogy az szén-dioxiddal táplálkozzon. A villamos energiát igénylő folyamat végén propán és izobután keletkezik, ráadásul energetikailag igen kedvező módon. A kutatók most a hatékonyság további növelésén és az ipari méretű előállításon dolgoznak, ami éveket vehet még igénybe.
Szénevő mikrobák az acélgyárban
Egy másik, uniós finanszírozással működő kutatási projekt – a STEELANOL – az acéliparból származó szénkibocsátások újrahasznosítására törekszik, és végül bioüzemanyaggá alakítja azokat. Mindehhez a világ második legnagyobb fémelőállító cége, a belgiumi Gent mellett működő ArcelorMittal acélgyára működik közre, mely több mint 9 millió tonna szennyező anyaggal az egész Belgium által kibocsátott üvegházhatású gázok mintegy 8 százalékának felel meg és így az ország legnagyobb széndioxid kibocsátója.
A szén-dioxid-leválasztás és -hasznosítás (CCU) néven ismert eljárás során a szénben gazdag gáz egy részét – amely szénmonoxid és széndioxid kombinációja – leválasztják és négy, egyenként 34 méter magas reaktorba szivattyúzzák. Ezekben szintén mikrobák vannak, amelyek „megeszik” a szenet, és etanollá alakítják, egy olyan üzemanyaggá, amely a repülőgépektől a kozmetikumok gyártásáig mindenben csökkentheti a szénkibocsátást.
A jövőre véget érő STEELANOL részeként felépült gázfermentációs reaktorok, amelyek a szén-dioxid-kibocsátást alakítják át, egy tíz évig tartó előkészület után a közelmúltban készültek el Gentben és a kibocsátott széndioxidból készült első adag etanolt 2023 júniusában állították elő. A tervek szerint 2024-ben a telephelyen évente mintegy 80 millió liter etanolt gyártanak majd. Az amerikai LanzaTech nevű cég által kifejlesztett folyamat tulajdonképpen hasonló ahhoz az erjedéshez, amelyen bizonyos élelmiszerek, például a sör vagy a sajt átesnek.
Ki a szürke zónából
Az így keletkező etanol rendkívül sok területen alkalmazható. A kozmetikai iparban például sok oldószert használnak, melyeket az etanollal fenntarthatóbb módon lehet előállítani. Ugyanez érvényes a nagy szénkibocsátással járó műanyagiparra.
A technológia azonban a baktériumok miatt folyamatos odafigyelést igényel, hiszen számukra állandóan ideális környezetet kell biztosítani. A mikrobáknak 37 °C körüli hőmérsékletre van szükségük, valamint az életfolyamataikhoz vitaminokra és ásványi anyagokra, ezért a bioreaktorok optimalizálása is folyamatos kell legyen.
Emellett a széndioxidból előállított üzemanyagok uniós szabályozását is felül kell vizsgálni, hiszen mostanáig ezek fenntarthatósági minősítése úgynevezett szürke zónába tartozott, vagyis jelentős bizonytalanság övezte az ilyen fejlesztéseket és az ezeket folytató cégeknek juttatható anyagi forrásokat.
A megújuló energiára vonatkozó uniós jogszabályok közelgő frissítése egyértelműbb környezetet fog teremteni az iparág számára. Ha az EU jogalkotói megállapodnak a CCU-üzemanyagokra és a kibocsátáscsökkentésben betöltött szerepükre vonatkozó rendelkezések egyértelművé tételében, akkor a zöldítési folyamat jelentős ugrással folytatódhat.
