Nobelista Kitagawa v Antverpách představil vizi získávání surovin přímo ze vzduchu

Nobelista Susumu Kitagawa z Kjótské univerzity představil na 10. ročníku EuChemS Chemistry Congress v belgických Antverpách svou vizi budoucnosti, v níž lidstvo přestane spoléhat na těžbu surovin ze země a místo toho začne suroviny získávat přímo ze vzduchu. Kitagawa, který loni získal Nobelovu cenu za chemii společně s Omarem Yaghim a Richardem Robsonem za výzkum metal-organických rámců (MOFs), ve své přednávce popsal, jak by tyto materiály mohly umožnit efektivní zachytávání plynů jako uhlík, kyslík a vodík přímo z atmosféry.

Metal-organické rámce jsou porézní krystalické struktury složené z kovových iontů propojených organickými molekulami. Jejich hlavní předností je enormní vnitřní povrchová plocha – jediný gram MOF může mít povrch srovnatelný s celým fotbalovým hřištěm. Díky tomu dokážou tyto materiály zachytávat a ukládat plyny s mnohem vyšší účinností než konvenční technologie. Kitagawa se ve svém příspěvku zaměřil na vývoj stabilnějších verzí MOFs a představil takzvanou třetí generaci těchto materiálů, která podle něj otevírá cestu k jejich praktickému využití v průmyslovém měřítku.

Japonský chemik popsal svou dlouhodobou vizi jako přechod od „civilizace kopání“ k „civilizaci separace“. Zatímco dosud lidstvo suroviny primárně těžilo z podzemí, budoucnost by podle Kitagawy mohla spočívat v jejich separaci přímo ze vzduchu pomocí pokročilých porézních materiálů. Jako příklad uvedl výrobu vodíku, jehož současné metody jsou podle něj nákladné a stále výrazně závislé na fosilních palivech. Nové generace MOFs by podle něj mohly tento proces zásadně zlevnit a učinit ho udržitelnějším.

Kitagawa svou myšlenku označil za těžbu „neviditelného zlata“ – tedy plynů, které jsou všude kolem nás, ale jejich efektivní využití zatím technologicky ani ekonomicky není možné. Přiznal však, že realizace této vize je otázkou dlouhodobého horizontu, odhadem až 50 let, a že bude vyžadovat nejen další vědecký pokrok, ale i výraznou politickou podporu a investice do výzkumu porézních materiálů.

Cílem je snížit náklady na zachycování plynů natolik, aby se tato technologie stala ekonomicky konkurenceschopnou vůči tradičním průmyslovým procesům. Kitagawa zdůraznil, že vývoj nových typů MOFs s ještě větší stabilitou a selektivitou bude klíčový pro to, aby se z laboratorních experimentů stala reálná průmyslová aplikace.

Gill Reid, bývalá prezidentka Royal Society of Chemistry, na kongresu Kitagawovu vizi ocenila jako „mimořádnou“ a vyzdvihla potenciál, který metal-organické rámce mají pro řešení globálních výzev spojených s produkcí energie a surovin. EuChemS Chemistry Congress v Antverpách patří mezi nejvýznamnější evropské chemické konference a letošní ročník přilákal odborníky z celého světa, kteří diskutují o nejnovějších trendech v oblasti materiálové vědy, udržitelné chemie a energetických technologií.

Výzkum metal-organických rámců zaznamenal v posledních letech výrazný rozmach díky práci Kitagawy, Yaghiho a Robsona, jejichž objevy položily základ pro celou novou třídu materiálů s širokým spektrem využití – od skladování plynů přes katalýzu až po čištění vody. Loňské udělení Nobelovy ceny za chemii tuto oblast vý