Zöld hidrogén

A nukleáris alapon előállított hidrogént is tiszta hidrogénként kellene elismerni – mondja Kaderják Péter, az ITM energia-ügyekben illetékes államtitkára. Nocsak! Lássuk: hogy’ kerül Paks a hidrogén-kérdésbe, s mi a csúsztatás ebben a mondatban!

A hidrogén kiváló energiaforrás. Ha elégetjük, hidrogén-oxid (vagyis víz) lesz belőle, s közben nagyon sok hőenergia szabadul föl. A kapott energián kívül – amit pl. motorhajtásra használhatunk – külön nyereség, hogy a keletkező víz természetes anyag. Nem meglepő tehát, hogy az EU energia-gazdálkodási tervei fontos szerepet szánnak a hidrogénnek. Egyáltalán nem mindegy azonban, hogy a Földön található H-tartalmú vegyületekből hogyan kapunk elemi hidrogéngázt. Kőolajból való előállítása ellentmondásos, hiszen sok energia kell a benne lévő szénhidrogén-vegyületek szétbontásához, vagyis lényegében csak egyik zsebünkből a másikba tennénk az energiát. És ugyanez az ellentmondás áll fenn akkor is, amikor pl. elektromos árammal bontjuk szét a vízmolekulákat hidrogén- és oxigén-gázra; hiszen több energiát igényel az elhasznált áram megtermelése, mint amennyit az általa kapott hidrogénnel nyerhetünk.

Itt jön képbe Paks2 és K. P., aki szerint az ott majdan termelődő nukleáris áram felhasználható lesz vízbontásra, vagyis hidrogén-termelésre is. (Ebben természetesen igaza van, hiszen ebből a szempontból mindegy, hogy az áramot hogyan állították elő.) Eddig soha, sehol sem olvastam a paksi erőmű bővítését indokoltnak – sőt, fontosnak – tartók részéről azt az érvet, hogy nem lesz fölösleges az az áram, mert majd „átváltjuk” hidrogénre. De érdekes, hogy most, amikor a véleményezési határidő miatt sürgősen reagálnunk kell az EU energia-terveire, s azok között a „zöld-energiás hidrogénre”, K. P. rögtön rátalált az új atomerőművi blokkok ilyetén értelmére, céljára.

Ugyanakkor nyilván ő maga is tisztában van azzal, hogy nincs az a szakértő – vagy akárcsak a témában kicsit is járatos ember –, aki ezt a „nukleáris alapon előállítható zöld hidrogén” maszlagot beveszi. Hiszen csak azt az energiát tartjuk zöldnek, amely megújuló forrásból származik. Vagyis (kevés kivételtől – pl. az ár-apály energiától – eltekintve) csak a nap-, a szél- és a víz-energia ilyen. Az urán nem-megújuló forrás, tehát még az atomerőművekkel kapcsolatos közismert fenntartásokat félretéve sem nevezhetjük a paksi áramot „zöldnek”. Az államtitkár azonban rafináltan ügyes, mert nem azt a szót használja, hogy „zöld”, hanem azt, hogy „tiszta” hidrogén. Ezzel a nyelvi csúsztatással eléri, hogy „szimpatikussá” varázsolja az atomenergiával való vízbontást, mégsem mondhatja senki, hogy hazudott volna. Hiszen az evidens, hogy a vízből – akárhogyan – előállított hidrogén valóban tiszta. Mármint kémiailag. De az EU-terv nyilvánvalóan nem kémiai tisztaságról beszél, hanem ökológiai tisztaságról, s azt nevezi „zöldnek”, ami nem károsítja a környezetet.

Az „ökológiai értelemben zöld” hidrogén előállítása azonban egyáltalán nem lehetetlen. Van rá egy csodálatos, milliárd évek óta működő példánk: a fotoszintézis. Vagyis az a folyamat, amely a földi élet létének legfontosabb energiaforrása, meghatározó alapja.

A fotoszintézis első lépése pont az, hogy a növény szétbontja a talajból fölvett vizet hidrogénre és oxigénre. Ehhez – mármint a vízmolekulában erősen összekapcsolódó H- és O-atomok egymástól való elszakításához – persze energiára van szüksége. Ezt biztosítja a napfény. És szüksége van még egy katalizátorra (folyamat-gyorsítóra) is; ez pedig a klorofill, a levelekben lévő zöld festékanyag. A kapott oxigént – illetve annak azt a részét, amelyet nem használ el önmaga – a növény kibocsátja a levegőbe. Az előállított hidrogént azonban helyben hasznosítja: összekapcsolja a levegőből fölvett szén-dioxiddal, s így cukor lesz belőle. A cukor szénhidrát: C-, H- és O-atomokból áll (röviden CHO-vegyület). Ezért kell a CO2 mellé megszerezni a H-atomokat. A fotoszintézis rendkívülisége az, hogy eredményeként szervetlen vegyületekből (víz, szén-dioxid) szerves vegyület (cukor) keletkezik. A cukor kémiai energia formájában őrzi a „gyártásakor” beleépített napfény-energiát. Némi leegyszerűsítéssel azt mondhatjuk, hogy a földi élővilág egészének az a működési alapja, hogy ennek a cukornak egy részét átalakítja más szerves vegyületekké, amelyekből sejteket épít, más részét pedig – a fotoszintézis fordítottjaként – visszaalakítja szén-dioxiddá és vízzé, s ennek révén visszakapja azt az energiát, amely végső soron a Napból származik.

Régóta foglalkoztatja a kutatókat az a kérdés, hogy nem lehet-e lemásolni a fotoszintézis vízbontási „trükkjét” mesterséges körülmények között, lombikban. Hiszen a Nap a lombikot is süti, víz és szén-dioxid mindenhol van, csak a klorofill helyett kellene találni olyan katalizátort, amely növény nélkül is működik. „Mesterséges levelet” kellene készíteni, amely gyakorlatilag „ingyen napenergiával” működne, s gyártaná nekünk a hidrogént és az oxigént. Nem is az oxigén lenne fontos ebben a folyamatban, hiszen az a levegőben is van, hanem a hidrogéngáz, mint energiaforrás. Ha a hidrogént meggyújtjuk, és szép kék lánggal elég vízzé, hő és fény formájában visszakapjuk a benne őrzött hajdani napenergiát. Ezen a módon (megfelelő technikával) akár motorhajtásra is alkalmas lehet. De bevezethetjük a hidrogéngázt egy úgynevezett üzemanyagcellába is, amely a vízzé való elégetést több lépéses folyamattá lassítja, s akkor nem hő és fény, hanem elektromos áram formájában kapjuk vissza a napenergiát.

Folynak is a kísérletek mesterséges levél-fajták (artificial leaf) kifejlesztésére. Már 2001-ből van közlemény megfelelő katalizátorral működő példára. A Harvard Egyetemen 2016-ban már olyan berendezést készítettek, amelyben a napfény 10-szer akkora hatékonysággal bontotta a vizet, mint az ötletet adó klorofill az igazi levelekben. Arra is van már példa, hogy a mesterséges levél még abban is lemásolja az igazi levelet, hogy a vízbontással előállított hidrogént speciális baktériumokkal helyben feldolgoztatja, s így bio-üzemanyagot állít elő.

(A növények közül a leghatékonyabb is csak 1 százalék hatásfokkal működik. Egyelőre megválaszolatlan kérdés, hogy vajon mért nem fejlesztett ki a növényvilág évmilliárdok alatt ennél hatékonyabb katalizátort. Talán egyszerűen azért, mert nem volt rá szükség, hiszen a Napból óriási mennyiségű energia áramlik a Földre.)

Összefoglalva: a hidrogén mint energiaforrás – s így a napfénnyel történő vízbontás is – nagyon hasznos eredményeket ígérő kutatási-fejlesztési terület. Teljesen fölösleges ebbe belekutyulni Paksot.