Kratko putovanje kroz hemijsku industriju i njen uticaj na razvoj održive energije
Tekst: Marija Nikolić
Vratimo se na trenutak u drugu polovinu 19. veka kada se desila najveća promena u ljudskom načinu života – pojava industrijske revolucije. Uopšteno, to je vreme kada su ljudi naučili da se bolesti šire prenosom bacila te je novi odnos prema higijeni direktno uticao na produžetak ljudskog života. Posledica uvećanja populacije i generalno produžetka života donela je nove izazove koji su se odrazili na proizvodnju hrane. Upravo u drugoj polovini 19. veka postavljaju se temelji nauke o poljoprivredi i otkriva se značaj veštačkih đubriva za koje je zadužena tada rastuća hemijska industrija.
Dakle, razvoju hemijske industrije, koliko god to neobično zvučalo u dobu (bar marketinškog!) rasta organske proizvodnje, dugujemo zahvalnost za dugovečnost ljudskog života, ali i mogućnost izobilja hrane. Početkom 20. veka izdvaja se grupa hemičara čiji su pronalasci doprineli otkriću veštačkih đubriva. Ovo otkriće omogućilo je opstanak dobrog dela čovečanstva: budući da bi bez veštačkih đubriva na planeti Zemlji moglo da opstane svega nekoliko stotina miliona ljudi.
Početak 21. veka nosi nove izazove na koje hemijska industrija pokušava da odgovori. Naime, kada je hemijska industrija u pitanju 21. vek će karakterisati okretanje ka održivoj energiji i rešavanju izazova fosilnih goriva (treseta, uglja, nafte, prirodnog gasa). Prema izveštaju američke administracije za informacije o energiji, primarni izvor energije su i dalje fosilna goriva i to prema sledećem rasporedu: nafta 36 odsto, ugalj 27,4 odsto, prirodni gas 23, što je ukupno 86,4 odsto ukupne potrošene energije u 2007. godini. Manje od 15 odsto svetske upotrebe energije se zadovoljava nefosilnim gorivima koja predstavljaju alternativne izvore energije u koje spada energija voda 6,3 odsto, nuklearna 8,5 i druge (geotermalna, solarna, energija vetra, drveta i otpada) svega 0,9 odsto. U tako dramatičnoj situaciji velike potrošnje neobnovljivih izvora energije, hemijska industrija će pokušati da ponovi rezultat s početka prošlog veka, samo ovoga puta u sferi razvoja održive energije.
ENERGIJA I HEMIJA
Hemija je prva od svih tradicionalnih disciplina koja nudi nova rešenja nefosilne obnovljive energije. Budući da je energiju nemoguće napraviti, svi procesi dobijanja iste podrazumevaju zapravo neku vrstu konverzije iz jednog oblika u drugi. Veliki broj dotičnih konverzija zahteva molekularne ili čvrste energetske prenosnike, te je očigledno da u ovakvim procesima hemijske nauke imaju ključnu ulogu. Upravo hemija nudi procese i materijale neophodne za reakcije transformacije energije. Na kraju, prenosnici fosilne energije koju danas najviše koristimo baziraju se upravo na biohemijskim procesima fotosinteze.
Hemijske nauke su u središtu multidisciplinarnih inicijativa, te se ubrzan razvoj polja održive energije dešava upravo zbog razumevanja hemijskih procesa na molekularnom nivou. Hemičarima se pruža izuzetna prilika da utiču na promenu energetskog sistema. Njihova uloga je suštinska i u 1) unapređivanju tehnologije čistog i efikasnog sagorevanja fosilnih goriva bez formiranja i oslobađanja neželjenih zagađujućih materija, kao i u 2) omogućavanju veće efikasnosti obnovljivih energetskih tehnologija, ali i u 3) razvoju tehnologije većeg kapaciteta za skladištenje energije.
Tranzicija ka održivom energetskom sistemu zahteva sistemski pristup ispred izolovanog razvoja pojedinačne tehnologije ili proizvoda. Za uspešnu tranziciju i uspeh hemijskih naučnika biće potrebna udružena podrška donosioca odluka i kreatora politika, ali i poslovnog sektora posebno hemijske industrije.
KONKRETNI PRIMERI
Kada je o uticaju hemijske industrije na tranziciju energetskih izvora reč, vodeća svetska hemijska kompanija BASF sa središtem u Ludvigshafenu u Nemačkoj, fokus ka održivim izvorima drži u centru svojih istraživačkih i razvojnih programa. Razvojne programe BASF-a realizuje ogroman broj stručnjaka iz različitih oblasti u saradnji sa široko postavljenom naučnom mrežom i zahvaljujući odličnoj saradnji sa vodećim svetskim univerzitetima i drugim naučnim institucijama. Prema rečima dr Andreasa Krajmera, člana upravnog odbora ovog hemijskog giganta, jedna trećina svih razvojnih projekata BASF-a posvećena je upravo razvoju energetske efikasnosti i proučavanju klime. Dr Krajmer ističe da je samo u 2012. BASF kompanija ponudila oko desetine novih rešenja koja se odnose na unapređenje materijala za obnovljive izvore energije: materijali za snagu vetrova, solarnu energiju i organski foto-napon.
Pored izrade posebnih visokoefikasnih materijala izvora energije, BASF se u istraživanju posvetio i rešavanju problema materijala za skladištenja iste. Činjenica da obnovljiva energija dobijena iz vetrovih turbina ili solarnih panela nije dostupna na svakom koraku u svakom trenutku, važno je napraviti prenosne i stacionarne jedinice za skladištenje. U tom smislu, jedan od primera dobrog rešenja prenosa gasova (kao što je hidrogen ili metan) predstavlja izum MOF supstance (metal organic framework), materijala koji ima veoma veliku unutrašnju poroznost što omogućava da znatno veća količinu gasa bude sačuvana u jednom rezervoaru. Ukoliko vozite automobil na prirodni gas, sa rezervoarom koji je napravljen ovom MOF tehnologijom, bićete u prilici da na istoj zapremini držite čitavih 50 odsto više gasa nego obično. Što direktno utiče na povećanje opsega vožnje po jednom rezervoaru.
Svake godine BASF kompanija izbaci nekoliko stotina novih proizvoda, materijala i formula, a sve češće su te novine vezane za obnovljive izvore energije, bezbednija skladišta i efikasniji transport iste.
HEMIJA: KLJUČ ZA EKO-EFIKASNO ENERGETSKO SNABDEVANJE
Današnje energetske prognoze pokazuju da će rastuće stanovništvo, ali i generalni prosperitet velikog broja ljudi do 2050. dovesti do 50 odsto veće potrebe za energijom nego što je danas slučaj. Sigurni, pristupačni, i ekološko prihvatljivi energetski izvori globalna su briga svih.
Usvajajući mere za povećanje izvora i energetske efikasnosti, kao i stvaranje unapređenih proizvodnih procesa, Evropska hemijska industrija smanjuje svoj sveukupni uticaj na životnu sredinu. Inovacije i nove tehnologije u hemijskoj industriji doprinose razvoju društva u celini. Dobar primer je SusChem – tehnološka platforma za održivu hemiju, koju su 2004. pokrenuli Evropski savet hemijskih industrija (Cefic) i Evropska asocijacija za bioindustrije, a odobrena je od strane Evropske komisije. Oni rade na podizanju ekoloških inovacija u hemijskoj indistriji. Akcije ove inicijative se mogu posmatrati u dve odvojene grupe u pogledu mera koje se preduzimaju za povećanje održivosti: mere kojima se povećava održivost u industriji (efikasnija upotreba energije), kao i onih mera koje su od koristi za celokupno društvo.
Upotrebom nanotehnologija, ceo sektor je usmeren ka davanju rešenja problema remedijacija okruženja, praćenja životne sredine i efikasnijoj upotrebi izvora. Hemijska industrija je primarni snabdevač materijalima koji čine globalnu ekonomiju energetski efikasnijom, i koja omogućava razvoj novog, obnovljivog energetskog tržišta.
Hemijske kompanije imaju značajnu mogućnost da unaprede efikasnost ovih operacija. Na primer, Evropske hemije kompanije su smanjile ukupnu emisiju gasa staklene bašte za skoro 30 odsto u periodu između 1990 i 2005, uprkos rastu proizvodnje od 60 odsto, dok su Japanske hemijske kompanije smanjile jediničnu energetsku upotrebu za 83 odsto u periodu od 1990 do 2010.
Hemija je ključni pokretač u razvoju nove energetske tehnologije upravo zbog toga što dozvoljava da se ambiciozni ciljevi postignu na finansijski dostupan način. Energetska efikasnost je tema jednako važna kako za industriju tako i za društvo u celini: ono što je neophodno je široka društvena i politička prihvatljivost kada je investiranje u infrastrukturu i upotrebu tehnologije i tehnoloških inovacija. Nova naučna znanja iz ovih oblasti predstavljaju osnovu kreativnih rešenja.