Ruski element

Alternatywne źródła energii to teraz temat na czasie, marcowy ranking od czapy poświęcę więc moim ulubionym odpowiedziom na pytanie „jeśli nie atom, to co”.
Rubipy3
Moja ulubiona nadzieja na alternatywną energetykę to fotosensybilizowane rozdzielenie wody na tlen i wodór. Rośliny potrafią – my nie. A właściwie nie potrafimy robić tego opłacalnie.
Nadzieje można wiązać z kompleksami rutenu – pierwiastka, nazwanego na cześć Rusi („ruthenia”). Zwłaszcza z pochodnymi tri-(2,2′-bipirydyno)rutenu(II), dla przyjaciół Ru(bipy)3.
Ru(bipy)3 umie to zrobić, ale niestety tylko oświetlany ultrafioletem. Dlatego w tej chwili to nie jest opłacalna metoda produkcji energii – bo więcej zeżre nam lampa kwarcowa.
Ale wyobraźmy sobie, że pewnego dnia jakiś chemik testując stutysięczną pochodną Ru(bipy)3 otrzymuje układ, który wytwarza jakiś wysokoenergetyczny składnik – na przykład wodór – wykorzystując to, co mamy od przyrody zasadniczo za friko, czyli światło i wodę.
Sam ruten jest wprawdzie drogi jak brylantowy skurczybyk. Ruten to platynowiec – metal szlachetny jak platyna, tylko rzadszy. A więc droższy.
Zważywszy jednak, że występuje w tej reakcji jako katalizator, nie musimy go ciągle na nowo dostarczać do hipotetycznej fotoelektrowni. Jeśli ktoś kiedyś odnajdzie kluczową pochodną Ru(bipy)3, będziemy mieć tanie, odnawialne i nieemitujące dwutlenku węgla źródło energii.
Upskirt picture of a muon
W naszym wszechświecie nie ma energii nad energię termojądrową. Większość znanych nam form energii to wykorzystywanie albo energii termojądrowej słońca (np. zaklętej miliony lat temu w ropie naftowej), albo jeszcze starszych gwiazd, które dały nam uran.
A gdybyśmy tak sami się nauczyli odpalić reaktor termojądrowy? Od lat próbujemy to zrobić w eksperymentalnych tzw. tokamakach i ciągle nam wychodzi negatywny bilans energetyczny. Jeszcze bardziej ulotna jest pojawiająca się co jakiś czas nadzieja na tzw. „zimną fuzję”.
Mój ulubiony alternatywny sposób to reakcja termojądrowa katalizowana mionami. W teorii to bardzo proste, ale praktyki nie widać nawet na horyzoncie.
Mion to lepton – taki jak elektron, tylko znacznie cięższy. W związku z tym potrafi tworzyć wiązania chemiczne takie jak elektronowe, tylko znacznie krótsze.
Jeśli dwa jądra wodoru zwiążemy elektronem, powstanie kation H2(+). Ten kation drga ruchem oscylacyjnym wzdłuż wiązania. Jeśli zamiast elektronu będzie mion, wiązanie będzie krótsze. Zamiast oscylacji dostaniemy ka-bum.
Pisałem „jądro wodoru” a nie „proton”, bo energetycznie skuteczniej wygląda użycie do tego dwóch jąder deuteru (izotopu wodoru z jednym neutronem), a jeszcze lepiej: deuteru i trytu (izotopu z dwoma neutronami).
Jest tu kilka problemów – tak na początek, nie ma taniego sposobu na wytwarzanie trytu. Podobno można go jednak robić z izotopu He-3, który jest na Księżycu. Wyobrażacie sobie te frachtowce terraluna, jak u Pirxa? Choćby z tego powodu trzymam kciuki za ten scenariusz.
Ukryte piekno Piotra Semki
Jako humanista uważam, że każdy człowiek jest piękny – przynajmniej na poziomie mitochondrialnym. Spójrzmy na przeciętnego prawicowego publicystę: owszem, gada bzdury, ale w jego komórkach cały czas działa niesłychanie mądry proces, potrafiający zamienić energię wiązań chemicznych w pożywieniu na energię do działania, a nawet zmagazynować nadwyżki w kolejnym podbródku.
Cała nasza technologia to przy tym tłuk pięściowy z neolitu. Energię wiązań chemicznych potrafimy wykorzystać głównie w płomieniu lub wybuchu. Kombinujemy z jakimiś ogniwami paliwowymi, ale gdzież im do geniuszu cyklu Krebsa.
Magazynować energii tak naprawdę nie potrafimy wcale – czy to ołowiany akumulator czy to litowa bateria w laptopie, to urządzenia żenująco niewydajne i nietrwałe. Miarą naszej nieudolności jest potrzeba budowy szczytowych elektrowni wodnych – bo jak chcemy zachomikować paręset megadżuli, to już jedyne co potrafimy, to przepompować wodę z dolnego jeziora do górnego, a potem to spuścić i napędzać turbinę. Że-na-da.
Może kiedyś chemia molekularna, nanoinżynieria i biotechnologia spotkają się na poziomie pozwalającym stworzyć odpowiednik cykli Krebsa i Calvina, ale z odpowiadającymi nam woltażami i praktyczniejszym sposobem przekazywania od ATP? Wtedy nie robilibyśmy wielkich siłowni ani linii wysokiego napięcia – i dobrze, wszak z urządzeń gospodarstwa domowego stosunkowo niewiele potrzebuje aż 220 V.
Te nieliczne napędzałoby się z domowego ogniwa paliwowego na biogaz. Większość gadżetów zasilałoby się zaś z odnawialnej bateryjki z odpowiednikiem ATP wymienianej w punkcie skupu przy lokalnym odpowiedniku mitochondrium. Kurierzy rowerowi za drobną opłatą wzięliby na siebie rolę retikulum endoplazmatycznego.
To, co opisałem powyżej, to tzw. bliskie science-fiction, czyli wszystko tutaj w zasadzie mieści się w zakresie dostępnej wiedzy. Koło roku 2070 pierwsze polskie elektrownie atomowe trzeba będzie już zamykać i pewnie wtedy już energię naszym wnukom dosatarczać będą właśnie jakieś mitochondrialne bipirydyle katalizowane mionami.
Póki ich nie ma – nie bardzo widać alternatywę dla atomu.

Obserwuj RSS dla wpisu.

Zostaw komentarz