Ako to vidím ja

Reagujem na článok blogera Anvila, ktorý to tým rozprávkam „spočítal“. (Pozri – Od rozprávok k realite: Koľko energie získava SR z plynu? ; https://anvil.blog.pravda.sk/2022/04/01/od-rozpravok-k-realite-kolko-energie-ziskava-sr-z-plynu/)

Čiastočne tak robím z dôvodu, že ako nový bloger na Pravda.sk, ešte sa neviem zapojiť do diskusií pod jednotlivými článkami na blogovisku Pravda.sk. Ale predovšetkým s cieľom rozprúdiť tu rozsiahlejšiu diskusiu na tak závažnú tému, ako je (hroziaci) nedostatok energie na Slovensku.

Predpokladajme, že by v blízkej budúcnosti došlo k rapídnemu zníženiu dodávok (alebo ich äúplnému zastaveniu) ruského zemného plynu na Slovensko a že by teda nebolo možné v letnom období priebežne napĺňať podzemné zásobníky plynu, zároveň uspokojovaním potrieb priemyslu.

V takom prípade by sa časť energeticky náročných výrob musela čiastočne alebo úplne odstaviť. V oblasti vykurovania, kde by to bolo možné, by sme zrejme – z donútenia – opäť siahli aj na (ekoaktivistami zatracované) uhlie, pretože zdroje uhlia sa nachádzajú aj na území niektorých členských štátov EÚ. A čiastočne by sme si vypomohli aj elektrickým vykurovaním (trebárs len v nočných hodinách). Ako sa však vysporiadať s nedostatkom zemného plynu za účelom jeho chemického spracovania? 

Pokúsim sa ukázať, ako by bolo možné konkrétnym spôsobom riešiť čiastočné problémy výroby v tak dôležitom podniku ako je, napríklad, Duslo Šaľa, a.s. . A tým „zachrániť“ pokračovanie jeho produkcie, teda aj tamojšie pracovné miesta.

Duslo potrebuje zemný plyn len preto, lebo metán, ktorý v ňom dominuje, predstavuje bohatý zdroj vodíka na ďalšie chemické spracovanie. Keby mali v Dusle vyrábať ten vodík elektrolýzou vody, bolo by to ekonomicky menej výhodné a technicky podstatne náročnejšie. Jednosmerný elektrický prúd s intenzitou 1A (o napätí cca 1,5V), vyprodukuje z vody za 24 hodín cca 10 litrov plynného vodíka a 5 litrov plynného kyslíka (pri izbovej teplote a normálnom atmosferickom tlaku). To znamená, že na výrobu 1 m3 vodíka za deň je potrebný prúd 100 A (ampérov). A – čo je to, „kubík“ vodíka pre výrobu, ktorá ho ročne spracuje omnoho-omnoho viac?!

Elektrická energia – ktorej by bol tiež nedostatok – by musela prúdiť masívnymi medenými vodičmi, a aj tak by vznikali značné tepelné straty!

Ja som si odskúšal jednu zaujímavú chemickú reakciu, ktorá produkuje vodík rozkladom vody – bez potreby elektrického prúdu. Rozhodujúcu úlohu tu zohráva olovo. Olovo sa oxiduje kyslíkom, obsiahnutým v dvoch molekulách vody, na oxid olovičitý a pritom vznikajú dve molekuly vodíka. Pomocou 207 kg olova v kovovej forme možno takto získať 4 kg vodíka (= cca 44,8 m3 H2). A oxid olovičitý možno recyklovať naspäť na kovové olovo jeho redukciou pomocou oxidu uhoľnatého. Bolo by to však veľmi prácne.

Skúmal som teda, či by sa olovo nedalo nahradiť niečím iným. A veru sa dá – železom.

Železo je ľahšie, zdraviu nepomerne menej škodlivé ako olovo, a naviac – za daným účelom možno využiť aj železný šrot, ktorý predstavuje odpad určený na recykláciu bežným hutníckym spôsobom. Bolo by to teda aj praktickejšie aj ekonomickejšie.

Železo – mám to odskúšané – môže s vodou reagovať dvomi spôsobmi, podľa nastavených podmienok.

Môže sa oxidovať kyslíkom, obsiahnutým v jednej molekule vody, na čierny a elektricky nevodivý prášok oxidu železnatého. Reakcia však prebieha pri izbovej teplote veľmi pomaly. Pomocou 55,5 kg železa možno takto získať 2 kg (= cca 22,4 m3) vodíka.

Ale železo (vo forme železného šrotu) sa môže tiež oxidovať na červenohnedý oxid železitý (Fe2O3), ktorý predstavuje kvalitnú železnú rudu, vhodnú tiež na hutnícke spracovanie. Pomocou 111 kg železného šrotu vhodnej „kvality“, možno z vody získať 6 kg (= cca 67 m3) vodíka. A táto reakcia prebieha aj intenzívnejšie.

Energia potrebná na rozklad vody, pochádza z oxidácie železa kyslíkom. Za iných podmienok totižto predstavuje výrazne exotermickú reakciu; v tomto prípade vzniká menej tepla, ale zato sa vyvíja čistý vodík, čo je veľmi výhodné aj z hľadiska bezpečnosti. (Keďže nevzniká aj plynný kyslík, nehrozí explózia zmesi vodíka s kyslíkom.) Stačí naložiť do plaveckého bazéna (s plynotesnou kupolou) niekoľko desiatok alebo sto ton vybraného železného šrotu, zaplaviť ho čistou vodou s prídavkom „katalyzátora“ a na hladine budú  vybublávať kubíky vodíka, len ho odviesť do výroby na ďašie chemické spracovanie (= syntéza s dusíkom na čpavok).

Teda, pri využití niektorej z uvedených reakcií v priemyselnom rozsahu, by sa Duslo Šaľa zbavilo podstatnejšej závislosti od zemného plynu pri výrobe svojich produktov, lebo by získavalo prinajmenšom časť vodíka z vody, a to bez potreby elektrického prúdu.

Každá výroba produkuje aj nejaký odpad. V tomto prípade by odpad predstavovali emisie oxidu uhličitého – dobre známe CO2 – vznikajúce pri recyklácii železa, redukciou zo železnej rudy – Fe2O3 – pri jej opätovnom hutníckom spracovaní.

Z energetického hľadiska, niet však výhodnejšieho procesu ako zmysluplné využitie energie tzv. odpadového tepla – teda energie v „čistej forme“, energie samej osebe – o ktorom som sa už bol zmienil v inom článku (Ad.: TV Markíza, 28.3., Na telo: Budaj – Raši; https://cudzis.blog.pravda.sk/2022/03/28/ad-tv-markiza-27-3-na-telo-budaj-rasi/).

Výsledky, uvedené v tomto článku, som získal (ako predčasný dôchodca) amatérskym bádaním – doma „na kolene“ – ale nie zameraným náhodilo, ako by ktosi mohol predpokladať. Mám totiž určité vedomosti z fyziky (svojho času som študoval odbor „fyzika“ na Univerzite Komenského v Bratislave) i z chémie (v r. 1970 som bol na celoštátnom sústredení 30 účastníkov chemickej olympiády) a tiež isté skúsenosti s experimentovaním.

Koho by vyššie uvedená problematika zaujímala nad rámec blogu, môže ma kontaktovať na adrese fcudzis@centrum.sk alebo cufr@centrum.sk, lebo sa ešte neviem zapojiť do diskusie pod článkom, za čo sa dopredu ospravedlňujem.

Do pozornosti čitateľov

Keďže sa ešte neviem prihlásiť do diskusie, a chcem odpovedať na diskusné príspevky, budem to robiť tak, že odpoveď diskutérom pripojím pod text svojho článku.

Odpoveď Milanovi 1 (k príspevku 22:38)

Nerozumiem, čo vám na mojom návrhu vadí. Máte síce pravdu v tom, že olovo alebo železo do popísaných reakcií bolo potrebné najprv vyredukovať z príslušných rúd. Ale ich opätovnou zmenou na oxidy získame plynný vodík. Čiže, ak si – vynaložením energie na redukciu kovov – pripravíme náležité podmienky, aby sme mohli získať vodík, potom sa tá energia akoby preniesla do výroby vodíka (výhodou je, že nepotrebujeme elektrinu ani zemný plyn, o ktorý sa teraz jedná predovšetkým, kým vody a železného šrotu máme v EÚ (predpokladám) dostatok. A keď olovo alebo železo opäť vyredukujeme z rúd na kovy (s použitím uhlia), získame znova energiu na nový cyklus produkcie vodíka. Hádam by ste nechceli produkovať vodík „z ničoho“. Alebo vy neberiete do úvahy zákon zachovania energie? Ja áno, a okrem toho poukazujem na možnosť, ako a čím by sa stávajúce suroviny v prípade ich veľkého nedostatku mohli nahradiť.

Odpoveď Viva54 (k príspevku 23:30)

Ďakujem za info. Bude sa mi lepšie spať, lebo takéto nedomyslené námietky človeka mrzia. Ešte som zabudol napísať, že emisiám CO2 sa nevyhneme ani pri redukcii PbO2 pomocou CO (oxid uhoľnatý), ani pri tavbe Fe2O3 na surové železo, ale ani pri produkcii vodíka z metánu – z jednej molekuly metánu (CH4) a jednej molekuly kyslíka (O2) vzniknú dve molekuly vodíka (2 H2) a jedna molekula oxidu uhličitého (CO2). Tak je proste usporiadaná príroda.

Odpoveď Milanovi 3 (k príspevku 23:57)

Zrejme vám stále uniká podstata môjho návrhu. Nepotrebujeme 2,5 milióna ton šrotu ročne za daným účelom. Stačí pracovať s menším množstvom, ktoré sa bude často recyklovať stále dokola. Po prvej recyklácii získame z tavby, povedzme „liatinu“ – formovanú do tvarov, s ktorými by sa dalo ľahko manipulovať. Okrem toho som nespomenul, že oxidácia šrotu až na práškový oxid železnatý, by z neho uvoľnila legovacie prísady (ak by sa v šrotovom železe nachádzali) a možno by sa (aspoň niektoré z nich) dali vyseparovať, povedzme, magneticky. Ale o tejto možnosti sa nebudem sporiť, lebo o nej uvažujem len hypoteticky.   

Odpoveď Saalicil-ovi (k príspevku 2.4., 09:32) o 21:25

Ospravedlňujem sa za oneskorenú odpoveď, celý deň som nebol doma. Ale k veci.- Výroba vodíka oxidáciou železa vodou nie je fantazmagória. Vaše názory vám nedovolili brať do úvahy moje tvrdenie: Železo – mám to odskúšané – môže s vodou reagovať dvomi spôsobmi, podľa nastavených podmienok. A, keď niečo nové podobným spôsobom ignorujete, nie ste schopný pripustiť pokrok. Okrem toho, vychádzate pri svojich úvahách z nesprávnych východiskových predpokladov. Myslím, že sa dožijete okamihu, keď pochopíte, že sa naozaj v tejto veci mýlite. Reakcie olova a železa s tekutou vodou, ktoré som v článku uviedol, prebiehajú za takých špecifických (nie však nejakých mimoriadnych) podmienok, že spolu s rozkladom vody na vodík a kyslík pomocou energie odpadového tepla patria do osobitnej skupiny a osobitného odvetvia na pomedzí fyziky a chémie, o ktorom vy – pochopiteľne – nemáte žiadne informácie. Ale, pretože tie informácie majú nezanedbateľnú hodnotu, nebudem ich šíriť na nete len kvôli uspokojeniu niekoho zvedavosti (to snáď chápete).

Odpoveď blogerovi „lipka“ (k príspevku 08:07) o 21:33

Moje osobné skúsenosti s čerpaním informácií na internete sú také, že nikdy nie sú dostatočne úplné nato, aby sa dali bez problémov realizovať a využiť. Vždy im chýba niečo podstatné, sú kusé a – ako také – majú len inšpiratívny význam pre riešiteľa konkrétneho problému. Hovoríte, že niektoré nápady na internete pokladáte za veľmi dobré – vedeli by ste ich realizovať?