Mi és mikor váltja majd fel
az olcsó kőolajat? – ez volt 2005-ben, a Science tudományos folyóirat 125.
születésnapját ünneplő számában az egyik azon 25 kiemelten fontos tudományos
probléma közül, amely a szerkesztők szerint manapság a kísérleti és elméleti
kutatások hajtóereje.
Az emberi civilizáció energiaigénye
egyre növekszik, ennek megbízható fedezése visszatérő kérdés a tudomány
történetében. A következő sorokat Jules Verne (1828–1905) francia író vetette
papírra 1875-ben A rejtelmes sziget című regényében:
„....
– De vajon milyen fűtőanyagot
találnak ki majd szén helyett? – tudakolta Pencroff. – Van-e róla fogalma,
Cyrus úr?
– Hát nagyjából-egészéből
igen, barátom.
– No és mivel tüzelnek majd
utódaink, ha kifogy a szenük?
– Vízzel – válaszolta Cyrus
Smith.
– Vízzel? – kiáltott föl
Pencroff. – Vízzel fűtik a gőzhajókat és mozdonyokat, vízzel forralják
föl a vizet?
– Úgy bizony, méghozzá alkotóelemeire
bontott vízzel – felelte Cyrus Smith –, s a víz fölbontását kétségkívül
elektromosság végzi majd el, amely addigra hatalmas, de mindazonáltal könnyen
kezelhető erővé válik; a nagy találmányok ugyanis (és ez szinte megmagyarázhatatlan
törvényszerűség) többnyire azonos korszakban születnek, és kiegészítik
egymást. Igen, barátaim, szentül hiszem, hogy a vizet egy szép napon még
tüzelőanyagként fogják fölhasználni, és alkotóelemei, a hidrogén és az
oxigén, egymástól elkülönítve, de együttesen alkalmazva, kimeríthetetlen
hő- és fényforrást jelentenek majd, hatásfokuk pedig akkora lesz, amekkora
szénnel soha el nem érhető. Egyszer még eljön az idő, amikor a gőzösök
kamráit és a mozdonyok szerkocsiját szén helyett sűrített gázzal töltik
meg, amely sohasem sejtett hatásfokú hőmennyiséget termel majd a kazánokban.
Nincs tehát mitől félnünk. A föld, amíg csak lakott lesz, ki is elégíti
lakói szükségleteit, s az emberiség sohasem szenved majd hiányt sem fényben,
sem melegben, mint ahogy nem nélkülözi majd a növényvilág, az ásványvilág
vagy az állatvilág termékeit sem. Hiszem tehát, hogy ha a szénbányák egyszer
csakugyan kimerülnek, az emberiség vízzel fűti a gépek kazánját s a lakások
tűzhelyét. A víz a jövő szene.” (Majtényi Zoltán fordítása)
Habár Verne a kőolaj és fölgáz
energiahordozóként való felhasználását nem látta előre ezekben a sorokban,
az alapgondolat ma sem számít elavultnak, mi több: a hidrogén minél szélesebb
körű felhasználására nagy erőfeszítéseket tesznek világszerte tudósok,
mérnökök és kormánytisztviselők egyaránt. Az ilyen jellegű kutatások és
fejlesztések megnevezésére John Bockris (1923–2013) dél-afrikai születésű
profes.szor használta először a hidrogéngazdaság (eredeti angol nyelven
hydrogen economy) szót 1970-ben, a General Motors egy fejlesztési központjában
tartott előadásán.
Vernét a szén elfogyásának
lehetősége aggasztotta, de hasonló kétségek az elmúlt évtizedekben inkább
a kőolajjal kapcsolatban foglalkoztatják a szakértőket és a közvéleményt.
Az ilyen félelmek megalapozottságának megítélésére gyakran alkalmas egy
szemléletes gazdasági mutató, amelyet úgy számolnak, hogy egy adott energiahordozó
ismert kitermelhető készleteinek ös.szes mennyiséget elosztják a Föld országainak
teljes egyéves fogyasztásával. Az így kapott szám azt mutatja meg, hogy
az ismert készletek változatlan fogyasztási sebesség mellett hány évig
tartanának ki. Az 1. ábra bemutatja, hogyan alakult ezen mutató
értéke az elmúlt bő harminc évben a kőolaj és a földgáz esetében. A kőolaj
ilyen mutatója 1980-ban nagyjából 27 év volt, vagyis az akkori állapot
szerint legkésőbb 2010-re a kőolajkészletek elfogyását jósolták. 2010-re
viszont a mutató értéke jelentősen növekedett, és elérte a 45 évet. Ebből
az következik, hogy az elmúlt három évtized alatt gyorsabban fedezték fel
az új kőolajkészleteket, mint ahogy a fogyasztás növekedett. A földgáz
esetében 1980-tól 2010-ig kb. 48 évről mintegy 60 évre növekedett ugyanez
a típusú mutató. Tehát az elkövetkező három-négy évtizedben semmiképpen
nem várható a kőolaj- vagy földgázkészletek kiapadása; még akkor sem, ha
közben új lelőhelyeket egyáltalán nem fedeznek fel.
1. ábra. A földgáz és
a kőolaj ismert készleteinek és éves fogyasztásának a hányadosa
Közgazdasági szempontból
amúgy sem túlságosan reális, hogy elfogyjon a kőolaj vagy a földgáz, ugyanis
ha valóban jelentősen csökkennek a készletek, akkor ezek ára jelentősen
növekedni fog, ami a fogyasztást is csökkenti. A legkevésbé sem véletlen,
hogy az első mondatban feltett kérdés nem egyszerűen a kőolajra, hanem
az olcsó kőolajra vonatkozott. Ugyanakkor jelenleg is ismeretesek olyan
kőolajkészletek, amelyek kitermelése a mai árak mellett rossz üzlet lenne,
mert a technológiai nehézségek miatt a költségek meghaladnák a várható
bevételt. A növekvő ár viszont alapjában változtatja meg a helyzetet, vagyis
a gazdaságosan kitermelhető készleteket önmagában is növelheti. Persze
a Földön bármilyen anyag, így a kőolaj és földgáz mennyisége is véges,
így aztán nem lehet arra számítani, hogy ötszáz év múlva is benzint tankolnak
autóikba kései utódaink. Tanulságos az a történelmi megfigyelés is, hogy
a kőkor nem azért ért véget, mert elfogyott a kő. Vagyis a technikai fejlődés
a kőolaj és a fölgáz felhasználását idővel akkor is elavulttá teheti, ha
egyébként jelentős készletek elérhetőek ésszerű áron. Ennek jegyében manapság
igen intenzív tudományos kutatás folyik a kőolajszármazékokat felváltó
energiahordozók technológiájának kifejlesztésére.
Táblázat. Néhány lényeges
energiahordozó tömegegységre és térfogategységre vonatkoztatott energiasűrűsége
Az energiahordozók egymással
való ös.szehasonlításához az energiasűrűség men.nyiséget szokás használni,
amelyet lehet tömegegységre és térfogategységre is vonatkoztatni. Ilyen
értékeket foglal össze a táblázat, amely minden esetben olyan ideális esetre
vonatkoztatott számokat közöl, amikor az egy-egy tüzelőanyagban tárolt
energiát maradéktalanul ki tudják nyerni. A szén, a földgáz és a benzin
hagyományosnak számító, úgynevezett fosszilis energiahordozók. Látható,
hogy a hidrogén tömegegységre vonatkoztatott energiasűrűsége mindegyiknél
jobb, a térfogategységre vonatkoztatott viszont mindegyiknél rosszabb.
Ez azt jelenti, hogy a hidrogén nagy mennyiségű felhasználása esetében
a tárolás hatalmas méretű, viszont igen könnyű tartályokat jelentene. A
táblázatban szerepelnek egy újratölthető ceruzaelem adatai is. Az energiasűrűség-értékek
elég jelentősen elmaradnak a szokásos energiahordozókétól, ami azt mutatja,
hogy az elektromos energia közvetlen tárolása nagyon kevéssé hatékony.
Ugyanakkor az is lényeges szempont, hogy egy mobiltelefonba vagy fényképezőgépbe
egy újratölthető elemet be lehet helyezni, míg a többi energiahordozó esetében
már nem ez a helyzet. A kis áramigényű készülékek ezért általában üzemeltethetőek
elemről, az akkumulátoros mosógép vagy villanytűzhely ötlete viszont alapvető
természettudományos akadályokba ütközne. Meg kell jegyezni még, hogy a
mai mobiltelefonokban vagy számítógépekben használt újratölthető lítiumelemek
tömegegységre vonatkoztatott energiasűrűsége valamivel kedvezőbb a táblázatban
feltüntetett értéknél, de így is alig haladja meg az 1 MJ/kg értéket, vagyis
összességében minden hagyományos energiahordozóétól elmarad. Ráadásul ezekben
az esetekben a technológia fejlődésétől sem várható túl sok eredmény, mert
a mai eszközök teljesítőképessége már nincs messze az elméleti maximumtól.
A táblázatban szerepel még
a metil-alkohol (metanol, kémiai képlete CH3OH), amellyel a cikk hátralévő
része foglalkozik majd. Ugyancsak megtalálható a táblázatban az etil-alkohol,
amely jelenleg az egyik leginkább elterjedt bioüzemanyag, illetve a szőlőcukor,
ami az élő szervezetek leggyakoribb közvetlen energiaforrása. A szőlőcukor
energiasűrűsége ugyan kisebb, mint a hagyományos energiahordozóké, de a
metil-alkohol és etil-alkohol értékével már összevethető. A táblázatban
szerepel az urán is, amely a ma működő, maghasadáson alapuló atomerőművek
üzemanyaga. Ennek energiasűrűsége sokkal nagyobb, mint bármely hagyományos
energiahordozóé, így érthető, hogy a nukleáris energia mellett szóló egyik
legerősebb érv az, hogy más lehetőségekhez képest igen kevés üzemanyagot
igényel. A táblázat utolsó sora már a tudományos-fantasztikus gondolatmenetek
közé tett kirándulás: elvi lehetőség, hogy a vízben lévő hidrogénatomok
fúziós erőművek üzemanyagává váljanak. Egy ilyen erőmű a Napban lezajló
folyamatokhoz hasonlóan termelne energiát, s működése során nem keletkezne
nukleáris hulladék sem. A franciaországi Cadarache-ban 2007-ben kezdtek
építeni egy kísérleti fúziós erőművet. A jelenleg várható elkészülési dátum
2022, de az erőmű a tervek szerint is csak a technológia tesztelésére lesz
alkalmas, energiatermelésre még nem.
Az energiasűrűség mellett
további fontos tényező egy üzemanyag jellemzésénél a környezetvédelem.
Ironikusan hangzik, de manapság nem létezik olyan energia-előállítási forma,
amely ellen egyik vagy másik környezetvédő szervezet ne tiltakozott volna
már. A jelek arra mutatnak, hogy a társadalom igen nagy része szerint az
áram egyszerűen a konnektorból jön...
A fosszilis, szénalapú energiahordozókkal
kapcsolatban az egyik legnagyobb probléma a légkörben lévő szén-dioxid
mennyiségének növekedése és következménye, a globális felmelegedés. A Hawaii
szigetén lévő Mauna Loa vulkán csúcsának közelében egy hosszú távú kísérletsorozatban
1958 óta folyamatosan követik a levegő szén-dioxid-tartalmát. Ez a hely
4100 méterrel a tengerszint felett van, távol a nagy civilizációs központoktól,
így itt valóban a Föld egészére jellemző, globális változásokat mutathatnak
ki. A mérések története során a napi átlagos koncentráció először 2013.
május 9-én lépte túl a 400 ppm-es (0,04%-os), egyébként csak pszichológiai
jelentőségű határértéket. Bő fél évszázada még 315 ppm körüli koncentrációkat
mértek, vagyis valóban jelentős növekedés történik: geológiai időskálákon
szemlélve a sebességet ez akár ijesztőnek is mondható. A Kyoto-i egyezmény
néven ismert nemzetközi szerződésben a világ kormányai 1997-ben megpróbáltak
ugyan gátat vetni a szén-dioxid-kibocsátás növekedésének, de az azóta eltelt
idő alatt az eredetileg kitűzött céloknak csak nagyon kis hányada valósult
meg. Mindezek ellenére az világos, hogy az elkövetkezendő évtizedekben
az energiatermeléssel kapcsolatos fejlesztésekben a szén-dioxid-kibocsátás
felmérésének is nagyon fontos szerepe lesz.
Elektromos energiát nagyon
sokféleképpen lehet előállítani. Az erőművekben zajló áramtermelés és az
elektromos hálózatok fenntartása sok szempontból kedvező módszer: könnyen
alkalmazkodik a külső körülmények változásához, illetve a káros anyagok
esetleges kibocsátását is sokkal könnyebb kezelni, mert igen kicsi területre
koncentrálódik. Vajon mégis miért benzinüzemű autók járnak ma a világban,
és nem a hálózatról működő elektromosak? A kérdés nyitja ez alkalommal
nem az árakban rejlik. E sorok írásakor Magyarországon a benzin átlagos
literenkénti ára 400 Ft körül mozog. A táblázatból kiszámolható, hogy ennyi
benzin energiatartalma 0,032 GJ (gigajoule), vagyis 32 MJ (megajoule),
ami az elektromos áramnál szokásos energiaegységre átváltva kb. 8,9 kWh
(kilowattóra). Egy kWh elektromos energia átlagos ára mintegy 40 Ft, tehát
1 liter benzinnel azonos energiát képviselő elektromos áram fogyasztói
ára kb. 360 Ft, majdnem pontosan annyi, mint egy liter benziné. Ezt a gondolatmenetet
ugyan torzítja valamelyest az, hogy a benzin árának igen nagy hányada adó,
vagyis az ár igazából nem tükrözi az előállítás közvetlen költségeit. Az
azonban mégis megállapítható, hogy gazdasági szempontból egy elektromos
újratölthető autó nagyon is versenyképes lenne a benzinüzeműekkel. A villamos,
a trolibusz vagy a villanymozdonyos vonat hozzájut az áramhoz a hálózatról,
és ezeket üzemeltetni általában jóval kedvezőbb, mint az autóbuszt vagy
a dízelmozdonyt. A probléma máshol keresendő: ahogy a táblázat adatai mutatják,
elektromos energiát nem lehet hatékonyan tárolni. Egyetlen tank benzinben
egy átlagos családi ház két-három havi áramszükségletének megfelelő mennyiségű
felszabadítható energia van, amelynek tárolásához egy 1000 kilogramm körüli
tömegű akkumulátorra lenne szükség. Arról nem is beszélve, hogy míg egy
autót teletankolni percek kérdése, ilyen mennyiségű akkumulátor feltöltése
a legjobb esetben is órákba kerülne.
A problémára csakis az lehet
jó megoldás, ha az energiát nem közvetlen elektromos formákban tárolják.
A hidrogén és a metanol kémiai energiatárolási formák: nem számítanak elsődleges
energiaforrásnak, vagyis a természetből közvetlenül nem lehet kinyerni
őket. Szerepük olyan felhasználásokban lehet, ahol közvetlenül az elektromos
hálózathoz kapcsolódni kényelmetlen. Egy energiahordozó akkor alkalmas
ilyen közvetett, tárolási célokra, ha könnyen előállítható, szállítható,
és könnyen fel is használható. Az elsődleges energiaforrás bármi lehet,
amivel az elektromos hálózatban áramot lehet előállítani: atomenergia,
nap, szél, geotermikus vagy egyéb megújuló forrás is.
A hidrogéngazdaság ötlete
az elemi hidrogén ilyen közbenső használatát javasolná. A hidrogén előállítása
és felhasználása megoldhatónak tűnik, de a szállítása már sokkal nehezebb
kérdés. Ahogy a táblázat mutatja, légköri nyomáson hatalmas nagy hidrogéntartályokra
lenne szükség. A mai technológiában szokásos nagy nyomáson, illetve alacsony
hőmérsékleten a cseppfolyósítás sem változtatja meg alapvetően a helyzetet,
s emellett még a szállítás energiaigényét is igen jelentősen megnöveli.
Földgázt szállítanak ugyan nagy távolságokra is gázvezetékeken, de ez az
infrastruktúra hidrogén szállítására még nagyobb átalakítások után sem
lenne alkalmas a hidrogén kivételes tulajdonságai miatt.
Ez járhatott a magyar származású,
1994-ben Nobel-díjjal kitüntetett kémikus, Oláh György (sz. 1927, 2.
ábra) fejében, amikor a Természet Világa hasábjain 2008-ban így nyilatkozott:
„A hidrogéngazdaságnak nevezett
projekt évekig közkedvelt programja volt sok nyugat-európai országnak és
az Egyesült Államoknak. Mondták, a hidrogéngazdaságé a jövő. Ma már nem
nagyon emlegetik, a hidrogéngazdaság meghalt. Csendben eltemették, nem
voltak gyászbeszédek, nekrológok. Amikor a jó izlandiak rájöttek erre,
akkor valahogyan rátaláltak az én metanolgazdasági koncepciómra, kémiámra,
melyben rámutattam arra, miként lehet szén-dioxidból és hidrogénből metanolt
előállítani.”
2. ábra. Oláh György előadás
közben
3. ábra. Oláh György,
Alain Goeppert és Surya Prakash könyve második angol kiadásának borítója
Oláh György megoldási javaslata
az, hogy közbenső, közvetítő energiahordozóként nem hidrogént, hanem metil-alkoholt
(más néven metanolt) kellene inkább használni. Ennek az ötletnek a részleteiről
G. K. Surya Prakash (sz. 1953) és Alain Goeppert (sz. 1974) szerzőtársakkal
könyvet is írt Kőolaj és földgáz után: a metanolgazdaság címmel, melynek
eredeti angol változata 2006-ban, magyar fordítása pedig 2007-ben jelent
meg, majd 2009-ben már második, kibővített kiadásban is elérhetővé vált
(3. ábra). A metanolgazdaság tudományos hátterének kifejlesztéséért Oláh
György és G. K. Surya Prakash 2013. november 12-én Tel-Avivban Binyamin
Netanyahu izraeli kormányfőtől átvehették a Samson-díjat (4. ábra),
amely egyébként egymillió dollár jutalommal jár; ez nagyjából azonos a
Nobel-díj mellé adott összeggel.
4. ábra. Surya Prakash
és Binyamin Netanyahu a Samson-díj átadásán Izraelben
Mi is hát a metanolgazdaság
lényege? Röviden összefoglalva: olyan felhasználásokban, ahol nem lehet
elektromos áramot közvetlenül a villamos hálózatból felvenni (például a
közlekedésben), metanolt lenne érdemes alkalmazni közbenső energiahordozóként.
A metanol manapság is széles
körben használt folyadék. Légköri nyomáson az olvadáspontja -97 °C, forráspontja
pedig 65 °C. A táblázatból látható, hogy energiasűrűsége a benzinénél némileg
kedvezőtlenebb, de egyéb előnyei bőven kompenzálhatják ezt a hátrányt.
Benzint is lehet mesterségesen
előállítani, de a metanol ilyen szempontból sokkal jobb, mert szintézise
különféle anyagokból, változatos módszerekkel és viszonylag könnyen megvalósítható.
Az iparban, elsősorban nem energiahordozóként való felhasználásra, a világon
manapság mintegy évi 40 millió tonnát állítanak elő belőle.
Metanolt napjainkban elsősorban
szintézisgázból, vagyis szén-monoxid és hidrogén elegyéből állítanak elő.
A kémiai reakció a következő:
CO + 2H2 —› CH3OH
Maga a szintézisgáz régebben
kőszén és víz reakciójával készült, manapság leginkább földgáz és víz felhasználásával.
A folyamatokat leíró kémiai egyenletek:
C + H2O —› CO
+ H2
CH4 + H2O
—› CO + 3H2
Természetes ezen módszerek
nem megújulóak, hiszen vagy kőszén, vagy földgáz szükséges hozzájuk, ami
nem keletkezik újra a folyamat végére. Egyébkén ugyanezzel a problémával
a hidrogéngazdaság gondolatrendszere is küzd: a hidrogén-előállítás gazdaságos
módszerei fosszilis energiahordozókat fogyasztanak; a megújuló alapokon
működő hidrogén-előállítási módszerek sokkal drágábbak. Újabban vannak
kísérletek a földgáz fő komponensének, a metánnak közvetlen metanollá való
alakítására is. Ez papíron egyszerűnek tűnő folyamat, hiszen csak egy oxigénatomot
kell hozzáadni a metánmolekulához:
CH4 + ’O’ › CH3OH
A valóságban ez persze sokkal
bonyolultabb, mert szabad oxigénatomok nem röpködnek csak úgy a levegőben;
az oxigént mindenképpen valamilyen kötött formából, egy oxidálószerből
kell nyerni. További gond, hogy a metil-alkohol általában gyorsabban reagál
az oxidálószerekkel, mint a metán, vagyis nagyon nehéz elérni, hogy egy
ilyen folyamatban tényleg metanol, és ne valami más keletkezzen. Egy közvetlen
metánoxidációs eljárás igazi jelentősége az lehetne, hogy a gáz halmazállapotú,
nehezen szállítható földgázt – amelynek fő komponense a metán – a benne
lévő energiatartalom egy csekély részének feláldozásával sokkal könnyebben
és olcsóbban szállítható folyadékká alakíthatnánk.
Érdekesebb lehetőség az,
hogy biomas.szából készítsük a szintézisgázt, majd belőle metanolt. Így
lényegében a növények által megkötött napenergiát használnánk fel, a metanolban
lévő szén forrása pedig a levegő szén-dioxid-tartalma lenne. A sok lépés
miatt sajnos az eljárás hatékonysága nem lehet túl nagy. Még izgalmasabb
lehetőség, ha a légkör szén-dioxid-tartalmát kémiai módszerekkel lehetne
metanollá alakítani (vagy közvetlenül víz és elektromos energia segítségével,
vagy vízből energia-befektetéssel előállított hidrogén felhasználásával).
Ezek a kémiai reakciók a következők:
CO2 + 2H2O
+ energia —› CH3OH + 1,5O2
CO2 + 3H2
—› CH3OH + H2O
Egy ilyen reakció mindenképpen
külső energiaforrást igényel. Nagy előny viszont, hogy a metanol a levegő
szén-dioxid-tartalmából készülhetne, ami az üvegházhatású gázok kibocsátása
szempontjából semlegesség tenné az egész metanolgazdaságot, vagyis az égésekor
keletkező szén-dioxid-kibocsátást ellensúlyozná a metanol-előállításhoz
megkötött mennyiség.
A metanol szállítása a hidrogénhez
képest meglehetősen könnyű, hiszen az anyag kön.nyen kezelhető folyadék,
amely fizikai tulajdonságait tekintve emlékeztet a benzinre. Csekély módosítás
után akár a meglévő benzinkútrendszer is alkalmas lehet arra, hogy ezt
az üzemanyagot forgalmazza. Valójában ez az egyik legjelentősebb előny,
ami miatt a metanolgazdaság gondolata egyáltalán felmerült.
A metanol hátrányai közé
tartozik, hogy mérgező: kisebb mennyiségben elfogyasztva vakságot, kicsit
nagyobb (nagyjából fél deciliternyi) mennyiségben már halált is okozhat.
Erre az érvre Oláh György gyakran azt feleli, hogy a benzin is mérgező,
de ő még soha nem látott senkit benzinkútnál az üzemanyagból inni. Ez valóban
igaz is, de sajnos pszichológiai tényezőket is figyelembe kell venni. A
metanol szaga majdnem pontosan ugyanolyan, mint az alkoholos italokban
lévő etil-alkoholé (vagyis etanolé). Habár az iparban használt metanol
tartályain hatalmas méretű feliratok figyelmeztetnek az anyag veszélyeire,
mind a mai napig rendszeresen történnek metanolfogyasztás miatti halálos
balesetek. Néhányan ugyanis azt gondolják, hogy a figyelmeztető feliratokat
csupán a megtévesztést, ijesztgetést szolgálják.
5. ábra. Metanolalapú
tüzelőanyag-elem
A metanolgazdaság számára
nagyon fontos az a tény, hogy metanol felhasználásával úgynevezett tüzelőanyag-elemben
(5. ábra) közvetlenül elektromos energia állítható elő. Egy ilyen
elemben lényegében a metanol szokatlanul alacsony hőmérsékletű égése zajlik
le, vagyis a levegő oxigénjével a metanolból víz és szén-dioxid keletkezik
a következő egyenlet szerint:
CH3OH + 1,5O2
› CO2 + 2H2O
Egy tüzelőanyag-elemből az
égéskor felszabaduló energiát hő helyett elektromos áramként nyerik ki.
A jövő metanolüzemű autóit manapság általában úgy képzelik el, hogy villanymotor
és tüzelőanyag-elem hajtja őket.
Metanolt a hagyományos, belső
égésű motorokban közvetlenül is lehet üzemanyagként használni. Benzinmotorokban
az égése általában kevesebb szennyezőanyagot termel, mint a benziné, amellyel
egyébként keverhető is. A metil-alkohol égési sajátságai a motor hűtését
is könnyebben megoldhatóvá teszik: valószínűleg a léghűtés is elegendő,
vagyis nincs feltétlenül szükség hűtővízre. Hátránya, hogy a metanolból
a kisebb energiasűrűség miatt nagyobb mennyiségre, vagyis nagyobb méretű
üzemanyagtartályra van szükség – hacsak nem akarunk jóval gyakrabban tankolni.
További probléma, hogy a metanol égése sokkal jobban igénybe veszi a motor
szerkezeti anyagait; ezt figyelembe kell venni az autó tervezésekor. A
feladat korántsem megoldhatatlan: amerikai versenyautókban – elsősorban
tűzvédelmi megfontolásokból – már az 1960-as évektől kezdve használnak
metanolt üzemanyagként. A benzinnel ellentétben az égő metanol nem füstöl,
színtelen lánggal ég. Ez autóversenyeken csökkenti a kockázati tényezőket:
noha a metanoltüzet nehezebb észrevenni, az nem befolyásolja a versenypályán
a látási viszonyokat. Az is nagyon előnyös, hogy az égő metanolt vízzel
is lehet oltani, míg benzin esetében poroltóra van szükség. Manapság már
hétköznapi használatra is fejlesztenek olyan autókat, amelyek metanollal
üzemelnek (6. ábra). Dízelmotorokba közvetlenül nem lehet metanolt
tankolni, bár biodízel készítéséhez ma is jelentős mennyiségű metanolt
használnak kémiai reakciókban, azaz közvetetten ezen járművek energiaforrása
is lehet a metanol.
6. ábra. Metanoltankolás
egy kísérleti autóba
A (bio)etanollal (C2H6O)
működő járművek ma már nem számítanak ritkaságnak. Az etanolnál mindössze
egy CH2 csoporttal rövidebb metanolról (CH4O), mint
üzemanyagról is egyre többet hallhatunk manapság. Ki tudja, talán pár évtized
múlva még egy CH2 csoporttal sikerül lerövidítenünk a hajtóanyagot,
és valóban megvalósul Verne víziója, azaz vízből (H2O) előállítható
a jövő energiaforrása?
Irodalom
Kerr R. A.,: Service R. F.
Science 2005, 309, 101.
Gács J.: Természet Világa
2002, 133, 340.
Oláh A. Gy.: Magyar Kémiai
Folyóirat 1999, 105, 161.
Oláh A. Gy., Aniszfeld R.:
Magyar Tudomány 2002, 12, 1564.
Staar Gy.: Természet Világa
2008, 139, 530.
Köszönetnyilvánítás:
A cikkhez kapcsolódó kutatásokat
az Országos Tudományos Kutatási Alapprogramok (OTKA) Bizottság támogatta
a K 77936 nyilvántartási számú, „Szinergizmus az ozmium-tetroxid és perjodátion
redoxireakcióiban” című projekt keretei közt.