Jak získat ekologický vodík? Zapalte ropu v podzemí!

Dělníci již do vrtů na zmrzlých pláních kanadské provincie Saskatchewan začali pod tlakem vstřikovat páru a vzduch do pískových vrstev 700 metrů pod zemí, v nichž se ukrývá 200 milionů barelů husté ropy. Cílem je nikoli ropu těžit, ale zapálit ji – výslednou chemickou reakcí pak vznikne vodík a oxid uhličitý.

Firma Proton Technologies provádí terénní zkoušky, které dosud stály kolem 3 milionů dolarů. Zároveň vybavuje vrty membránami, díky kterým na se na povrch dostane pouze vodík. Oxid uhličitý zůstane zachycený v podzemí a nepřispívá tedy ke skleníkovému efektu v atmosféře.

„Líbí se nám myšlenka, že právě z ropy lze získávat energii, která má nulové uhlíkové emise,“ uvádí Ian Gates, inženýr chemie z University of Calgary a spoluzakladatel Proton Technologies.

Za vodík levnější

Poptávka po vodíku stoupá: využívá se jako zdroj energie a tepla a slibné uplatnění má jako palivo v dopravě. Při spalování vodíku totiž vzniká pouze voda. Většina vodíku se však v současnosti vyrábí ze zemního plynu, přičemž vznikají emise CO₂, nebo elektrolýzou vody, což je drahé. Proton Technologies tvrdí, že dokáže snížit náklady využíváním ložisek ropy, která se nehodí k těžbě, například proto, že jsou zalitá vodou nebo že je ropa příliš hustá.

Podzemní ložisko ropy se tak vlastně využívá jako přírodní tlakový reaktor, třebaže oříškem může být řízení celého procesu hluboko pod zemí. S podzemním spalováním ropy se však už v minulosti experimentovalo. Plyny vzniklé hořením, které se podporuje kyslíkem nebo vzduchem vháněným pod zem, se již využívaly k transportu ropy směrem k vrtům. Zároveň teplo může rozpouštět asfalty a další těžké ropné složky, které se pak snadněji čerpají. Při tomto pokusném podzemním spalování ropy v osmdesátých letech na nalezišti Marguerite Lake v Kanadě vznikalo také značné množství vodíku. Ten ještě nikoho moc nezajímal, ale zárodek nápadu byl na světě.

Jak to funguje?

Jak by výroba vodíku mohla fungovat? V článku, který vyšel v roce 2011 v časopise Fuel, Ian Gates popisuje možný postup. Nejprve se ropné ložisko pomocí páry zahřeje přibližně na 250 °C a vháněním kyslíku či vzduchu se zahájí spalování. Teplo „rozláme“ dlouhé uhlovodíkové řetězce na kratší za vzniku malého množství vodíku. Pokud teplota hoření přesáhne 500 °C, pára reaguje s uhlovodíky za vzniku směsi oxidu uhelnatého a vodíku. Přidáním vody se spustí konečná reakce, jejímiž produkty jsou oxid uhličitý a další vodík.

Možná úskalí

Hlavní potíž je se zvýšením teploty nad 500 °C. Další problém je s oddělením vzniklého vodíku od oxidu uhličitého a dalších nečistot, například jedovatého sulfanu. Toto lze řešit například pomocí membrány se slitin paladia, na níž se molekula plynného vodíku, složená, jak známo, ze dvou atomů, rozdělí na dva jednotlivé atomy. Tyto atomy projdou kovovou mřížkou a na druhé straně se opět spojí v dvouatomovou molekulu. Paladiové membrány však bývají křehké a do podzemí poněkud nepraktické.

Firma Proton Technologies zatím pracuje s membránami na povrchu. Jestliže se však podaří sehnat 50 milionů dolarů na další zkoušky, firma by ráda testovala membrány i hluboko ve vrtech. Rovněž chce zakoupit separátor vzduchu a do ropného ložiska vhánět čistý kyslík, což zvýší teplotu v podzemním reaktoru a také jeho účinnost. Komerčně by se takto měl vodík začít vyrábět v řádu měsíců a měl by stát v rozmezí od 2,30 do 11,40 Kč za kilogram – a to je výrazně levnější než mohou nabídnout stávající zdroje.