Kyselinu sírovou si asi většina z vás pamatuje ze školy. Jedná se o silnou anorganickou kyselinu se vzorcem H₂SO₄. Tato kyselina se průmyslově vyrábí ve velkém množství. Proč?
Jedním z úskalí řešení globálních problémů, jako je například snaha o dekarbonizaci, je komplexnost a vazby, které je třeba vzít v potaz. Řešení tedy musí být podobně komplexní. Pojďme se na jednu podívat.
Kyselina sírová má velmi širokou škálu využití – mj. se používá při výrobě léčiv, průmyslových hnojiv, plastů, chemikálií, zpracování rud, ropy, v textilním, potravinářském a papírenském průmyslu, pro úpravu pH vody, jako čistič odpadů atd. Kromě nezastupitelné role H₂SO₄ pro výrobu hnojiv má významné využití v extrakci kovů. H₂SO₄ se totiž využívá k získávání mnoha kovů, které jsou klíčové pro řadu odvětví, u kterých je očekáván výrazný rozvoj do budoucna.
Do roku 2050 se odhaduje zvýšení spotřeby kovů jako je kobalt (o 460 %), nikl (o 99 %) nebo neodym (o 37 %). K extrakci těchto kovů se používá velké množství H₂SO₄. Jaké mají tyto prvky využití?
Mining our green future – Nature Reviews Materials
The green energy revolution is heavily reliant on raw materials, such as cobalt and lithium, which are currently mainly sourced by mining. We must carefully evaluate acceptable supplies for these metals to ensure that green technologies are beneficial for both people and planet. →
Kobalt se používá do Li-Ion baterií, které se využívají například v elektromobilech a přenosných zařízeních. Oproti bateriím NiMH nebo NiCd na menší hmotnost uskladní více energie. V období 2010-2016 se globální spotřeba zdvojnásobila.
📌Nikl slouží například pro výrobu velmi silných magnetů a nerezové oceli. Využívá se při výrobě baterií.
📌Neodym se využívá mj. k výrobě magnetů, které jsou klíčovou součástí elektromotorů. Obr.: Yang et al.
📌Jak již bylo zmíněno, kyselina sírová se využívá například i ve výrobním procesu solárních panelů.
Dobře, takže vše nasvědčuje tomu, že do budoucna budeme potřebovat více H₂SO₄, což nám pomůže dosáhnout cíle dekarbonizace. V čem je tedy háček? Globálně dnes více než 80 % vyrobené H₂SO₄ tvoří vedlejší produkt při extrakci fosilních paliv – a to je problém, pokud chceme snižovat výrobu fosilních paliv a zároveň nasazovat technologie, které H₂SO₄ potřebují. Obr.: Maslin et al. (2022)
Na světě se dnes spotřebuje cca 246 mil. tun H₂SO₄ ročně. Odhaduje se, že v roce 2040 by to mohlo být už 400 mil. tun. Redukce fosilních zdrojů ale může způsobit vážný nedostatek H₂SO₄ nutné pro rozvoj „zelených“ technologií. Obr.: Maslin et al. (2022)
Reakcí trhu na nedostatek suroviny je zvyšování ceny. V tomto případě by spíše hrozilo, že vyšší cenu si budou moci dovolit zaplatit ziskovější výroba zelených technologií. Problém může nastat v zemědělství, což mj. zvýší ceny potravin.
Vyšší potřeba H₂SO₄ je ale očekávána právě i v zemědělství s ohledem na neustále se zvyšující globální populaci a tím se zvyšující spotřebu potravin. Dostupnost H₂SO₄ je tedy klíčová. Jaká máme do budoucna řešení?Americká geologická společnost odhaduje, že existují velmi velké zásoby minerálů síry. Jejich těžba a následné zpracování je ale energeticky velmi náročné a vedlo by mj. k možnému znečišťování ovzduší, vody, okyselování půd a emisím mj. arzenu a rtuti.
Je nutné najít další zdroje H₂SO₄, které nebudou pocházet z fosilních paliv. Zároveň je možné situaci řešit vyšší mírou recyklace a využíváním alternativních průmyslových technologií, které nevyžadují tak intenzivní používání H₂SO₄. Popis možných řešení by byl velmi dlouhý. Cílem tohoto vlákna ale bylo spíš poukázat na komplexnost a vazby, které je potřeba řešit při tzv. procesu dekarbonizace. Blíže o tomto tématu např. v článku Sulfur: A potential resource crisis that could stifle green technology and threaten food security as the world decarbonises
Autor: Jáchym Brzezina
Vedoucí oddělení kvality ovzduší ČHMÚ Brno
Podcast by Pepik Hipik 