Kemijsko inženjerstvo

34. epizoda "Klimatskog izazova" bila je njegova užespecijalizirana epizoda. Do sada su o svome pogledu na klimatske promjene u emisiji govorili fizičari - meteorolozi i oceanolozi, zatim medicinari, šumari, bankari, agronomi, aktivisti, arhitekti, sociolozi, politolozi, stručni predstavnici donositelja odluka, kemičari, elektrotehničari, inženjeri prometa... U ovoj je emisiji na red došla kemija - i to primijenjena kemija, kemijsko inženjerstvo. Stoga je stručna gošća bila redovita profesorica Zavoda za reakcijsko inženjerstvo i katalizu zagrebačkog Fakulteta kemijskog inženjerstva i tehnologije, dr. sc. Ana Vrsalović Presečki.

Cijeli razgovor može se poslušati u internetskoj radijskoj slušaonici i u audiozapisu na kraju ovog teksta, u kojem evo samo nekih izvadaka...

Biotehnološki alati u borbi s klimatskim promjenama

Prof. dr. sc. Ana Vrsalović Presečki: "Za predavanje "Biotehnološki alati u borbi s klimatskim promjenama" na nedavnom Festivalu znanosti odlučila sam se zato što se bavim procesima u kojima imamo kemijske reakcije. Ono što je danas imperativ kada se radi bilo koji proces - je da proces bude ne samo ekonomski prihvatljiv, odnosno ekonomski povoljan kako bi produkt tog procesa bio dostupan ljudima, nego da bude i ekološki prihvatljiv. Zakonodavstvo EU odbija implementirati procese koji nisu povoljni za okoliš."

Kemijsko inženjerstvo kao tehnička znanost

"Kemijsko inženjerstvo je primjena kemije - onoga što se radi u laboratoriju, u laboratorijskom mjerilu - za određene procese u većim mjerilima. Ono što proizvedete u laboratoriju ne mora biti na kraju biti produkt koji će se koristiti za čovječanstvo. Da bi taj produkt postao dostupan - morate razviti proces. A proces mora imati određene parametre. Naravno, ne smije biti preskup, mora biti relativno čist i td., kako bi se mogao plasirati na tržište.

Kemijsko inženjerstvo pripada u tehničke znanost, dok je kemija prirodna znanost. Naravno, znanja kemije su nužna i bez njih kemijsko inženjerstvo nikako ne bi moglo djelovati, ali mi pripadamo baš u tehničke znanosti - zato što sudjelujemo u izradi procesa."

Zavod za reakcijsko inženjerstvo i katalizu

"Zavod za reakcijsko inženjerstvo i katalizu, kao što i samo ime govori, bazira se na reakcijama. Naravno, kemijsko inženjerstvo nisu samo reakcije. Postoje i različiti separacijski i fizički procesi. Mi se na zavodu bavimo kemijskim reakcijama i proučavamo različite parametra - kako se koja reakcija zbiva, odvija, kolika su iskorištenja, konverzije, je li reakcija povoljna ili nije za okoliš i td.

Kataliza je alat za reakcijsko inženjerstvo. Danas više od 90 % procesa ne ide samo od sebe, nego mora postoji određena tvar koja će ubrzati reakcije. Reakcije same po sebi bi bile jako spore. Primjerice, možemo to usporediti s odlaskom na 10. kat neke zgrade - možete ići pješice, pa će vam trebati dugo ili ćete koristiti lift pa ćete doći puno brže. Tako se - da bi došli do produkta - nekoj sirovini, reaktantu doda određene tvar i ta reakcija ide puno brže i puno je ekonomski povoljnija. Dakle, mi gledamo i te reakcije i njezine ekonomske parametra."

Kemija pomaže u shvaćanju klimatskih promjena

"Kemija pomaže u shvaćanju klimatskih promjena. Postoji jedna mala grana kemija - kemija okoliša - koja proučava procese u prirodi. Ključni proces koji je glavni uzročnik klimatskih promjena je CO2 - njegove količine koje imamo u atmosferi. Da bi njegova koncentracija, količina u atmosferi bila konstanta mora nastajati i trošiti se u jednakoj količini.

CO2 proizvode životinje i ljudi. Nastaje tako da udišemo kisik i izlučujemo CO2. Također nastaje prilikom raspada određenih tvari u zemlji...

CO2 troše biljke i rade organske spojeve. Također se otapa u oceanima, morama i vodama te se taloži u obliku određenih karbonata - nastaju stijene.

Danas je problem je što CO2 nastaje u većim količinama nego što je to priroda zamislila jer nastaje izgaranjem tzv. fosilnih goriva. S industrijskom revolucijom, kada su se fosilna goriva počela trošiti u većoj mjeri nego što je to bilo prije, imamo kontinuirani porast CO2 u atmosferi, a upravo taj porast CO2 prati i porast temperature. Naizgled ne veliki, ali svakako značaj za određena područja i ekosustave..."

"CO2 dekica oko Zemlje"

"Najvećim dijelom CO2, ali imamo i druge plinove poput metana, sumporovi i dušikovi oksidi koji stvaraju dekicu oko Zemlje. Ta dekica služi da nam sva toplina, koja nam dođe od Sunca - ne ode. I zato je život na Zemlji i moguć.

Međutim, s vremenom se ta dekica povećala pa malo više topline nego prije ostane ne zemlji. Samim tim dolazi do porasta temperature. Porast temperature znači mijenjanje svijeta. Ponegdje imamo ranije sazrijevanje biljaka, topljenje ledenjaka, povećava se razina mora - mijenja se ekosustav.

To u današnje vrijeme nije toliko značajno, ali naravno, nastavi li se ovim ritmom - promjene će biti sve značajnije i izraženije te će moći sve više djelovati na život na Zemlji..."

Cilj je zaustaviti povećanje štetnih plinova u atmosferi

"Kemijsko inženjerstvo je jedan od čimbenika koji mora doprinijeti zaustavljanju porasta CO2 i drugih plinova u atmosferi... Nisam sigurna je li moguće smanjenje koncentracije CO2, ali bilo bi zadovoljavajuće kada bismo barem ostali na ovoj postojećoj razini."

Montrealski protokol dobar primjer akcije

"Kad se ustanovilo da freoni negativno djeluju i uzrokuju nestajanje ozonskog omotača, koji nam služi da štetne sunčeve zrake ne dopiru do zemlje - i štete ekosustav - došlo je do međunarodne akcije koja je zabranila kroz određeni niz godina upotrebu freona... Montrealskim protokolom prešlo se na alternativne plinove koji imaju jednaku svrhu kao freon, ali imaju manje štetno djelovanje... Kemijski procesi doveli su do pronalazaka novih komponenti koje imaju istu svrhu kao freoni i doprinijeli su da nemamo više freona. Rezultat je bio obnavljanje ozonskog omotača... To je primjer da se i neki drugi problemi mogu riješiti."

Zelena kemija

"Zelena kemija nije nikakva vrsta kemije, nego pokret koji je započeo 1990-tih godina. Proglašeni su postulati kako bi se u budućnosti, kada se dizajniraju kemijski procesi - počelo razmišljati o utjecaju na okoliš, a samim tim i na klimu.

Popularni su tih 12 postulata koji su kemijskim inženjerima trebali biti kao mala "Biblija". Kako se ponašati kad razmišljaju o nekom novom procesu i kad ga stvaraju. cilj je napraviti produkt kemijskom reakcijom, ali da se pritom vodi računa o djelovanju tog procesa na okoliš. To znači da treba dizajnirati proces koji će proizvoditi što manje otpada, koristiti što manje električne energije, dizajnirati produkte koji će biti biorazgradivi. Znači kad proizvedete određeni produkt, koji će nakon prestanka korištenja postati lako razgradiv otpad.

Trenutačno je najbitnije da probamo napraviti proces koji neće imati za sirovinu fosilna goriva jer ta goriva - iako dostupna i jeftina - stvaraju CO2. Treba koristiti obnovljive sirovine - one koje nastaju na način da koriste C02 iz atmosfere. Te sirovine su biljke, drveća, alge i dr. - one rade organske spojeve korištenjem CO2 i najčešće sunčeve svjetlosti...

Razlika je da produkt proizvode CO2 koji će se vratiti biljkama za proizvodnju. Imat ćemo kružni tok CO2... Trebamo se vratiti temeljima prirode.

Fosilna goriva nam daju ekstra CO2 kojim podebljavamo dekicu koju imamo kao stakleničke plinove oko Zemlje pa nam dolazi do povećanja temperature..."

"Za kemijske čarolije treba vremena"

"Puno procesa se razvija na način da koriste CO2 direktno iz zraka. Jedno je izučavati na znanstvenom nivou, a drugo je ta proces napraviti da bude svima dostupan i ekonomski isplativ. Ekonomski pokazatelj je vrlo važan faktor. Ne treba nam produkt ako nije svima dostupan. Ako je preskup - čovječanstvu neće služiti. Kad se napravi proces da se CO2 može ekonomski opravdati - onda je to dobar proces...

To je još uvijek dosta veliki izazov. CO2 iz zraka ne može se samo tako koristiti. Još uvijek treba trošiti dosta električne energije..."

Kemijski inženjeri nekad i sad

"Prije stavljanja proizvoda na tržište kemijski inženjeri su nekada gledali uglavnom ekonomske pokazatelje - je li proizvod isplativ. Danas su ekološki pokazatelji jako bitni. Jedan od najpoznatijih je onako koji pokazuje koliko kilograma otpada nastane po kilograma produkta. Također je važan i ugljični otisak... Sve se to gleda kad se pokušava implementirati neki prozvod. U skladu s tim, sama nastava na fakultetima za kemijsko inženjerstvo diljem Europe i svijeta se promijenila i prilagodila novom načinu razmišljanja. Danas studentima već na samom fakultetu uče na koji način razmišljati, kakve procese projektirati..."

Biotehnologija

"Kvasac nam služi da napravimo kruh. Uostalom, ljudi od davnina koriste mikroorganizme da bi radili etanol, alkohol, pivu i td. Naravno, nekada se nije znalo da je riječ o procesu katalize - tijekom kojeg mikroorganizimi iz određenih sirovina proizvode etanol, primjerice iz šećera kad se radi vino...

Industrijska biotehnologija služi kao zamjena za klasične kemijske katalizatore, koje zamjenjujemo s cijelom stanice ili dijelom stanice.

Tako katalizirani procesi su danas jako zanimljivi iz aspekta zelene kemije jer najčešće počivaju na upotrebi obnovljivih sirovina. Također, pri tim procesima se ne troši previše energije budući da mikroorganizmi i enzimi kao njihovi dijelovi ne rade pri visokim temperaturom i tlakovima. Stoga su u te procese u današnje doba dosta ulaže. EU financira dosta projekata koji se bave iznalaženjem novih biotehnoloških procesa koji su ekološki povoljniji od postojećih procesa."

Biogoriva

"Biogoriva će uvijek biti zanimljiva jer nećemo moći posvuda zamijeniti klasično gorivo. Zamišljeno je da biogoriva kao supstrat koriste obnovljive sirovine. U početku je to bila hrana, koja je bila kontraverzna, pa se danas sve više koristi otpad. Znači bilo gdje gdje u otpadu imate ugljika - možete ga iskoristiti za proizvodnju biogoriva odnosno etanola.

Danas se za biogoriva treće generacije veliki napori ulažu za proizvodnju mikroalgi, koje su dobra sirovina za biogoriva. One su zanimljive jer ne zauzimaju puno poljoprivrednog zemljišta, mogu se brzo uzgojiti, za rast koriste CO2 i sunčevu svjetlost."

Bioplastika

"Bioplastika je također područje na kojem se intenzivno radi. Postoji više vrsta bioplastike, više podjela. Ako spominjemo samo onu koja je biorazgradiva i koja je dobivena iz obnovljivih sirovina - riječ je o procesima u kojima se koriste obnovljive sirovine i pomoću određenih mikroorganizama se stvara bioplastika.

Dosta popularni, odnosno najstariji su polilaktati. Proizvode se pomoću bakterija mliječne kiselina koja se polimerizira. To se proizvodi isključivo iz obnovljivih sirovina.

Druga vrsta bioplastike su polihidroksialkanoati, koji su danas jako interesantni jer su dosta biorazgradivi. Proizvode ih direktno mikroorganizmi iz svačega - najčešće iz otpada, industrijski se proizvode, ali je bioplastika nešto skuplja, ali je važno da ti polihidroksialkanoati znaju biti značajno razgradljviiji pa nemaju svojstva kao klasična plastika...

Radi se intenzivno na tome da se fosilna gorina zamijene s obnovljivim izvorima..."

Kemijsko inženjerstvo bi nas moglo riješiti smeća

"Mikroorganizmi se normalno koriste za razgradnju otpada. Cilj je da se pritom dobije neki koristan produkt, a ne samo da služe za razgradnju... Još uvijek je problem isplativosti takvih procesa - još nisu ekonomski dovoljno povoljni da se krene na veće mjerilo.", rekla je, između ostaloga, prof. dr. sc. Ana Vrsalović Presečki, sa Zavoda za reakcijsko inženjerstvo i katalizu sa zagrebačkog Fakulteta kemijskog inženjerstva i tehnologije.

"Srodni program" - "Arhivirana klima"

Na kraju, budući da ne postoji "čestitarska" rubrika - u rubrici "Srodni program", koja bi mogla biti i "Arhivirana klima", emitirano je nekoliko isječaka iz epizode "Dossier Europa" - "Energetika Baltik" iz rujna 2022. godine, za koju je Ana-Bella Leikauff s Hrvatskog radija dobila nagradu "Velebitska degenija" Hrvatskog novinarskog društava.