Spalování ropy mi rve srdce, říká expert na výzkum paliv

Chemie nemá v očích veřejnosti moc dobrou pověst. Proč tomu tak podle vás je?
Je spojovaná především s ekologickými katastrofami a úniky chemických látek do životního prostředí. Přitom dnes jsou technologie na takové úrovni, že k velkým nehodám již nedochází, pravděpodobnost havárie je srovnatelná s pravděpodobností pádu letadla.

Druhá věc je, jakým způsobem je chemie zapsaná v povědomí veřejnosti už od školních let. Výuka chemie je příliš abstraktní, složitá a nezáživná, takže k ní většina dětí má zásadní nechuť a to se následně promítá i v nízkém zájmu o studium této discipliny. Bohužel si většina běžné populace vůbec neuvědomuje, že ať chceme, nebo ne, je chemie součástí našeho každodenního života – a to včetně léků, potravinářských výrobků nebo veškerých biochemických procesů v lidském těle.

Dalším důvodem může být i to, že sovětský blok včetně naší republiky byl zaměřen na těžkotonážní chemii – výrobu základních chemikálií, obrovských objemů motorových paliv a podobně. Na západě rafinerie většinou stojí stranou v přístavu při pobřeží, v průmyslových zónách, ale když si vezmete třeba rafinérský a petrochemický komplex v Litvínově, okolo navíc povrchové uhelné doly, tak ta krajina není příliš vzhledná. Ale až se vytěžené doly zrekultivují a napustí se jezera, vznikne naprosto jiná krajina. A dýmající chemické fabriky už také dnes nenajdete, emisní limity jsou velmi přísné a pokuty obrovské.

Jak je na tom český chemický průmysl dnes?
Zlí jazykové říkají, že již neexistuje. Existuje jen globalizovaný chemický průmysl na území České republiky, ale ve vlastnictví českých subjektů tu de facto není prakticky nic. Aby chemický průmysl navázal na úspěchy minulosti, musíme světu dokázat, že jsme dobří ve vědě a výzkumu a přesvědčit jej, že máme šikovné odborníky, kteří dokážou řešit problémy rychle a efektivně. Proto je snahou VŠCHT Praha vychovávat studenty, kteří se v praxi neztratí a budou konkurenceschopní.

V jakých oblastech výzkumu se mohou čeští chemici prosadit?
Můžeme Evropě a světu nabídnout to, v čem jsme byli vždycky dobří – máme chytré hlavy, šikovné ruce a schopnost improvizace. Měli bychom se soustředit na malotonážní záležitosti, jako jsou chemické a biochemické speciality s vysokou přidanou hodnotou – různé bioaktivní látky a přírodní léčiva, materiály pro tělní náhrady, nanomateriály a nanotechnologie, speciální polymery a membránové systémy, účinné katalyzátory nebo biotechnologie šité na míru, třeba pro likvidaci starých ekologických zátěží nebo čištění odpadních vod.

Tradičně máme velice šikovné organické chemiky, kteří jsou schopni nové molekuly nejdříve počítačově navrhnout, pak je laboratorně syntetizovat. Poté předají štafetu biochemikům, kteří otestují jejich bioaktivitu a potenciální léčebné účinky. Všem může být příkladem prof. Antonín Holý z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR nebo z minulosti prof. Otto Wichterle, objevitel silonu a vynálezce měkkých kontaktních čoček.

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze se profiluje jako výzkumná univerzita. Nedávno se začalo psát o možnosti jejího sloučení s ČVUT. Co by to pro vaši školu znamenalo?
Úvahy o sloučení obou škol nejsou ničím novým. Probíhají prakticky už od roku 1952, kdy se rozhodnutím tehdejšího režimu z ČVUT vydělily ekonomické, zemědělské a chemické obory. Opětné etablování chemicko-technologických studijních oborů je tak dlouhodobým záměrem ČVUT.

Z hlediska velikosti patří naše škola Praha mezi nejúspěšnější vysoké školy v oblasti vědy, výzkumu a inovací v České republice. Je to tím, že jsme schopni rychlé reakce a okamžitého rozhodování. Tady je naše velikost, to, že nejsme gigant, jednoznačnou výhodou. Prosadit a realizovat na VŠCHT Praha jakoukoliv dobrou myšlenku či nápad v oblasti základního nebo aplikovaného výzkumu je díky propracovanému centralizovanému systému manažerské, ekonomické a personální podpory relativně jednoduchou a rychlou záležitostí.

Akademická obec naší vysoké školy proto neskrývá obavy, zda by nás fúze do většího celku nebrzdila a neomezovala. VŠCHT Praha je stále trademark, značka kvality, a bylo by škoda se o ni připravit.

Přineslo by vám sloučení vůbec nějaké výhody?
V médiích problesklo, že by ČVUT posílené o chemické fakulty mělo velkou šanci poposkočit do první stovky mezinárodního žebříčku technických univerzit. Univerzita by nesporně posílila i politicky. Výhody jsou však patrné na straně současného ČVUT. Z hlediska posílení výzkumu ve spojení nevidíme praktický význam, spolupráce s pracovišti "techniky" probíhá intenzivně i dnes, a to bez ohledu na to, zda je, či není naše škola součástí ČVUT. Příliš by se neušetřilo ani na managementu a organizaci. Vzhledem k tomu, jak rozsáhlý a komplikovaný systém celé ČVUT představuje, musí každá fakulta disponovat vlastním manažerským zázemím.

Každé slučování představuje časově a finančně náročný proces, a pokud by české školství mělo uspořit finanční prostředky, tak především v utlumování a postupném rušení výukově a výzkumně nejslabších vysokých škol. To v žádném případě není problém ani naší školy, ani ČVUT.

Co by bylo akademickou obcí akceptovatelné, to je návrat k modelu, jaký fungoval za první republiky. Tehdy ČVUT existovalo jako konsorcium samostatných vysokých technických škol s právní subjektivitou. To je model, který by vyhovoval VŠCHT Praha i současným fakultám ČVUT. Pokud nějaká jednání v současné době probíhají, tak jsou rázu pouze informativního.

Vaším oborem je ropa a paliva, což je oblast, kterou se vědci zabývají desítky let. Je tam stále co objevovat?
Dokud nebude k dispozici levný a dostatečně kapacitní zdroj energie, budou fosilní paliva pořád hrát klíčovou úlohu. Lidstva přibývá a zdrojů ubývá, takže se buď někteří lidé budou mít lépe než jiní a vzroste riziko konfliktů, nebo se pokusíme to, co nám ubývá, efektivněji využít, respektive nahradit.

Jakým způsobem?
Například mnohem efektivnějším a komplexnějším zpracováním všech ropných frakcí. Dříve se z ropy získala paliva – benzín, letecký petrolej a motorová nafta, něco málo se využilo pro výrobu mazacích olejů a asfaltů – a zbytek se spálil v teplárnách a elektrárnách. Aut ale přibývá a když i všichni v Číně a Indii začnou jezdit auty, vzroste abnormně tlak na spotřebu motorových paliv. Proto se na celém světě rozvíjejí a budují technologie na zhodnocení ropných zbytků, pro výrobu kvalitních motorových paliv a chemických surovin. Výzkum a vývoj se točí především okolo katalytických systémů a chemických reaktorů.

Co dalšího se dnes kolem ropy zkoumá?
Třeba problematika dopravy a dlouhodobého skladování různých druhů rop z pohledu strategických státních rezerv. Jak ropy aditivovat, jak je optimálně míchat, aby se v ropovodu a nádržích neusazovaly těžké podíly. Je to velká alchymie, vlastnosti směsí lze jen obtížně predikovat. Zpracování typově odlišných rop, které jsou do Čech dopravovány ropovodem IKL z Ingolstadtu, vyžaduje úpravu rafinérských technologií, optimalizaci provozních podmínek i vývoj nových analytických postupů pro operativní hodnocení kvality vstupní suroviny i vyráběných produktů.

Jaký je váš pohled na biopaliva? Stále hlasitěji se mluví o tom, že by se neměla produkovat na úkor potravin...
Přesně tak, protože biopaliva v tomto rozvojový svět citelně poškozují. Navíc se ukazuje, že tamní vládní elita je ochotna věnovat mnohem více prostoru pěstování biomasy na export, než základních potravin pro obyčejné lidi. Ideální by bylo vyrábět biopaliva čistě z odpadu – ze slámy, z odpadů po těžbě dřeva nebo i z biologického odpadu, který zatím končí na komunálních skládkách. Dnes je cena odpadní biomasy prakticky nulová, za ukládání se musí dokonce ještě platit. Ale to se pravděpodobně brzy změní, z odpadu se stane žádaná komodita, jeho cena půjde nahoru. Jak vysoko? To nikdo dnes neví.

Aby se výroba kapalných biopaliv vyplatila, musí jich být schopna výrobní jednotka vyprodukovat nejméně 200 tisíc tun ročně. Energie ve vstupní biomase je přitom strašně naředěná, abychom vyrobili ekvivalent současného benzínu nebo nafty musíme energii nejméně pětkrát zkoncentrovat. Na 200 kilotun finálních biopaliv tedy potřebujete za rok milion tun vstupní suroviny, to je téměř 3000 tun biomasy denně. Každou hodinu by muselo vjet branou do výrobního závodu 10 naložených kamionů. To je náročné na logistiku, zatížení silnic, výfukové exhalace, navíc nějaké palivo spotřebují samy kamiony, které budou odjíždět prázdné. Železniční doprava v tomto případě není operativní.

A když si vezmete, že se u nás ročně spotřebují dva miliony tun benzínu a čtyři miliony tun nafty, jeden takový výrobní závod pokryje tři procenta spotřeby, takže trn z paty nám to nevytrhne.

Mají tedy biopaliva budoucnost?
Ona je to v současné době především politická a sociální záležitost. Je potřeba najít zaměstnání pro zemědělce, pro vylidňující se venkov. Evropská unie předpokládá, že jedno procento náhrady motorových paliv biopalivy vytvoří 40 tisíc nových pracovních míst.

Avšak pozor, vedle biopaliv pro dopravu je tu ale i další povinnost, totiž využití biomasy pro přímé energetické účely. Biomasa se spálí, teplo se použije pro výrobu elektřiny a pro vytápění domácností i výrobní účely. Obávám se však, že pro splnění obou těchto povinností – pro dopravu i energetické účely, v plné míře nenajdeme u nás dostatečné zdroje biomasy. Tvrdím, že ve většině případů je lepší biomasu energeticky zpracovat v místě, třeba v malých obecních energetických zdrojích, než ji svážet z širokého okolí do velkých závodů a tam ji nákladně chemicky transformovat.

Při spálení biomasy, která znovu naroste, bilančně ušetříme fosilní uhlík, který pak můžeme využít smysluplněji jako surovinu v chemickém průmyslu. Bohužel chybí jasná, alespoň střednědobá, energetická koncepce. Dnes řada podnikatelů investovala do technologií na výrobu biopaliv pro dopravu značné prostředky a případný přesun těžiště podpory k přímému energetickému využití biomasy by se jim oprávněně nelíbil.

Spalování ropy mi rve srdce. Je to koktejl úžasných uhlovodíkových molekul, které vznikaly v zemi miliony let a šlo by z nich vyrobit všechno možné i nemožné. A my je proženeme jako pohonnou hmotu motorem, abychom popojeli autem do obchodu o tři bloky dále.

Vraťme se k ropě – dochází, nebo nedochází?
Toť otázka. Ropa je obrovské politikum, a když vidíte, jaké se vedou různé zpravodajské hry ohledně jiných surovinových komodit a méně důležitých záležitostí, absolutně nevíme, jestli jsou údaje publikované o zásobách ropy relevantní.

Další věc je, že vývoj technologií na prospekci a těžbu ropy jde kupředu mílovými kroky a není nepodobný high-tech kosmickým technologiím. Důkazem jsou hlubokomořské vrty tři kilometry pod hladinu, kde jsou velice složité podmínky. Robotická technika umožňuje cíleně vrtat další stovky metrů do mořského dna a pak ještě vodorovně další tisíce metrů v ropném ložisku, to je něco neuvěřitelného. tázkou je však bezpečnost vůči poškození životního prostředí, v tomto ohledu je stále co zlepšovat.

Můžeme se také vrátit ke starým ložiskům. Nové technologie umožňují dočerpat i zbývající cennou surovinu. Kdyby se celosvětově zvýšila vytěžitelnost známých ložisek jen o pět procent, změnilo by to bilanci prokazatelných zásob ropy o desítky miliard tun. A teď se v tom vyznejte. Jde o to, aby se nové technologie těžby ekonomicky vyplatily. V šuplíku jsou třeba technologie na získávání ropy z roponosných písků, což jsou zrnka písku obalená nejtěžšími ropnými podíly, vytěžitelná povrchovým způsobem. Zásoby této suroviny v Kanadě dokonce výrazně překračují současné známé zásoby klasické ropy.

K dispozici jsou i poměrně velké zásoby zemního plynu. Přitom jsou dobře zvládnuté technologické postupy na výrobu kvalitní syntetické ropy ze zemního plynu, tzv. Fischer-Tropschova syntéza. Vedlejším produktem této výroby je přitom voda, což je zajímavé hlavně pro pouštní země na Blízkém východě – možná dokonce víc než samotná syntetická ropa, které tam zatím mají dostatek. Výroba se musí opět vyplatit, protože vyžaduje obrovské investice do výstavby výrobních zařízení. Mluvilo se o magické hranici 100 dolarů za barel ropy, která už byla překročena, takže doba, kdy se začnou zpracovávat i tyto alternativní fosilní zdroje uhlíku se blíží.

Takže žádný spolehlivý odhad, na kolik let ropa vystačí, asi uvést nejde...
Na padesát let minimálně, ale to už se říká padesát let. Ještě dvě nebo tři generace budou na ropě závislé z hlediska jejího přímého palivoenergetického využití. Pak se snad najde jiný zdroj energie a ropa bude moci být plně využívána jen a pouze jako cenná chemická surovina.

Co se týká zdroje energie, myslím si, že ve střednědobém horizontu není jiná možnost než jaderná energetika. Především Spojené státy a Rusko dnes intenzivně pracují na vývoji nových technologií vysokoteplotních jaderných reaktorů tzv. IV. generace. Tyto reaktory jsou z principu bezpečnější a účinnější než stávající generace a vyprodukují i mnohem méně nebezpečného odpadu. Vysoké teploty (800 – 1000 °C) umožní termochemickou výrobu vodíku z vody, tím by se lidstvu konečně otevřel přístup k prakticky neomezenému zdroji energie. Zatím je to trochu sci-fi, ale myslím si, že tato technologie bude k dispozici dříve než termojaderná fúze.

Překvapuje mě, že Evropa v oblasti výzkumu vysokoteplotních reaktorů trochu přešlapuje, potěšitelné však je to, že problematikou výzkumu a vývoje této nové generace jaderných reaktorů se zabývá i Ústav jaderného výzkumu v Řeži u Prahy, i za přispění nás chemiků.