Katalytická přeměna CO₂ na kapalné palivo

   

   Na úvod.

Válečná konfrontace mezi USA a Iránem vstupuje již do 220. dne (psáno 6. října 2026) a konec je v nedohlednu. Washington vysílá další námořní a letecké jednotky do oblasti, pro posílení svých sil zvyšuje svoji přítomnost na tři úderné skupiny letadlových lodí a dvě obojživelné výsadkové skupiny s cca 50 tisíci mariňáků. Trump vážně zvažuje zahájení pozemních operací proti Iránu po listopadových volbách v polovině jeho volebního období.

V Jemenu Rijád připravuje masivní pozemní ofenzívu se 100 tisíci vojáky s cílem znovu dobýt západní pobřeží a průliv Bab el-Mandeb, a to za absence přímé americké pomoci na místě.

Cena nafty ve Spojených státech překročila 6,50 USD/galon (přibližně 4,5 l), před rokem byla 3,70USD/galon, podle posledních zpráv dosáhla 6,53 USD/galon, což je historické maximum. Nevyhnutelně dojde k tomu, že Trump zakáže vývoz nafty. Nafta pohání nákladní dopravu, zemědělství, stavebnictví, železnici i komunální služby. Rekordní cena se proto promítá do každého výrobku, který je třeba někam dopravit. Když prudce zdraží nafta, zdraží téměř všechno.

Tyto události přiměly G7 a IEA (Mezinárodní energetická agentura) k přijetí zoufalého nouzového opatření a uvolnění 100 miliónů barelů (barel=159 l) ropy k zmírnění ropného šoku a paralýzy globálních dodavatelských řetězců.

 

Dne 21. září vláda rozhodla o obnovení dočasné regulace cen pohonných hmot a zároveň připravila návrh mimořádného zdanění nárůstu hrubých rafinérských marží: 50 % z nárůstu oproti roku 2025 v letech 2026–2027.

To ale nemění podstatu problému, který stojí za hlubší analýzu.

Vývoj letošního roku byl poměrně názorný.

V dubnu vláda zavedla:

       regulaci marže,

       maximální denní ceny,

       snížení spotřební daně z nafty o 1,939 Kč/l, což s DPH představovalo přibližně 2,35 Kč/l.

V květnu a červnu opatření prodlužovala. Regulovaná maximální marže byla postupně nastavena na 3 Kč/l. 

V červenci vláda opatření ukončila s argumentem, že se situace stabilizovala a cena ropy klesla.

Jenže v září přišla nová situace.

ČTK 9. září uváděla průměrnou cenu:

       Natural 95: 44,22 Kč/l

       nafta: 47,79 Kč/l.

A kolem 23. září už monitoring ČTK uváděl průměr v ČR kolem:

       benzín 45,91 Kč/l

       nafta 49,52 Kč/l,

přičemž analytici očekávali další růst nafty nad 50 Kč/l. 

A právě 21. září vláda znovu zasáhla.

 

To by dnes už nebylo přesné tvrzení.

Vláda má v ruce nejméně čtyři nástroje:

Ta byla 21. září obnovena.

U nafty je možné využít prostor evropské harmonizace. V dubnu vláda snížila daň až na minimální úroveň povolenou EU.

Nově vláda navrhuje 50 % z nárůstu hrubé marže oproti roku 2025. (Vláda České republiky)

Česká republika je součástí systému evropských a IEA nouzových zásob ropy a ropných produktů. Evropská komise už v březnu vyzvala státy k přípravě na případně delší narušení dodávek. (Energy)

Takže není pravda, že stát nemůže nic dělat bez Bruselu.

 

   Ale současně existuje něco, co Praha sama vyřešit nemůže

Pokud je problém:

pak česká regulace ceny tento fyzický nedostatek neodstraní.

Může změnit:

kdo ponese náklad cenového šoku.

Nemůže však vytvořit:

další barel ropy nebo další rafinérii.

A právě tady má evropská koordinace svůj skutečný význam.

Evropská komise už v březnu upozorňovala na možnost delšího narušení dodávek a koordinovala s členskými státy a IEA uvolňování nouzových zásob. 

 

   Regulace marží má tedy dva úplně odlišné účinky

Tohle je důležité rozlišit.

Pokud skutečně dochází k mimořádnému rozšíření marží, regulace může zabránit tomu, aby se celý cenový šok přenesl na spotřebitele.

To je přesně důvod, který uvádí česká vláda. V září premiér Babiš současně uvedl, že podle kontrol Ministerstva financí jsou marže na maloobchodní úrovni maximálně kolem několika korun, zatímco problém vidí ve světových rafinérských maržích.

Pokud je skutečnou příčinou nedostatek rafinérské kapacity, regulace marže sama o sobě situaci nevyřeší.

A může vzniknout další otázka:

Nemůže příliš tvrdá regulace ekonomicky odrazovat od dovozu produktu do země, kde je jeho cena administrativně stlačena?

To je důvod, proč musí být regulace dočasná a přesně nastavená.

 

   Pomáhá nějak EU?

Evropa potřebuje koordinovat:

    • nouzové zásoby,

    • dovoz ropy,

    • dovoz rafinovaných produktů,

    • využití volných rafinérských kapacit,

    • logistiku tankerů,

    • železniční a potrubní přepravu,

    • případné úspory paliv.

Komise sama v květnu uváděla, že v EU v daném okamžiku nebyl všeobecný nedostatek paliv, ale při déletrvajícím omezení Hormuzu mohly vzniknout regionální problémy, především u leteckého paliva. 

Takže evropská koordinace není zbytečná.

Problém by byl, kdyby se z ní stala výmluva pro nečinnost doma.

 

   Zásadní rozdíl mezi „pomocí dnes“ a „řešením problému“

Pro domácnost je úplně jedno, jestli příčinou zdražení je:

    • ropa Brent,

    • Hormuz,

    • rafinérská marže,

    • dolar,

    • přepravní náklady.

Rodina prostě přijede k pumpě a vidí:

49–50 Kč/l nafty.

A podnikatel v dopravě vidí totéž ve svých nákladech.

Proto je legitimní, že stát krátkodobě zasáhne.

Ale současně by měl existovat druhý program, který řeší fyzickou závislost.

A ten je mnohem důležitější.

 

   Co by měla obsahovat česká „druhá linie“

Ne jako politické doporučení konkrétní vládě, ale jako technický soubor možností, které lze racionálně posoudit:

Nejen ropa.

Také hotové ropné produkty.

Protože ropa uložená v zásobníku nepomůže okamžitě, pokud chybí rafinérská kapacita.

ČR musí vědět:

Kolik benzínu, nafty a leteckého paliva dokáže v krizi skutečně zajistit z domácího nebo evropského systému?

Nejen odkud přichází ropa, ale také odkud přichází hotový diesel a benzín.

Stát musí mít předem připraveno:

    • zásobování potravin,

    • zemědělství,

    • zdravotnictví,

    • hasiče,

    • policii,

    • armádu,

    • energetiku,

    • veřejnou dopravu.

A tady se dostáváme k našemu tématu Katalytická přeměna CO₂ na kapalné palivo :

CO₂ + H₂ → kapalné uhlovodíky.

 

   To je totiž dlouhodobě zajímavější než regulace marže

Regulace říká:

„V mimořádné situaci nedovolíme, aby cena příliš rychle rostla.“

CO₂-to-fuel říká:

„Část kapalného paliva si dokážeme vyrobit sami, pokud máme dostatek energie a uhlíkovou surovinu.“

To jsou dva úplně odlišné typy bezpečnosti.

První je:

cenová bezpečnost.

Druhá:

fyzická bezpečnost dodávek.

A třetí bych nazval:

technologická bezpečnost.

 

   Od laboratorních pokusů jak pomocí katalyzátoru vyrábět kapalné palivo z CO₂, k průmyslové výrobě

Zde odkazuji na článek zveřejněný na   https://pubs.acs.org/ascecg/article-abstract/14/11/5692/5104900/Cascade-Conversion-of-CO2-to-Gasoline-Range?redirectedFrom=fulltext

Tento článek, který vyšel v březnu 2026, popisuje jak daleko pokročila chemie katalyzátorů pro vytvoření funkčního zařízení schopného vyrábět benzin.

Představme si například závod, který by nebyl postaven vedle ropného terminálu, ale vedle velkého stabilního zdroje elektřiny.

Jeho vstupními surovinami by byly:

    • elektřina,

    • voda,

    • CO₂,

    • případně další technologické suroviny.

Výstupem by byly:

    • syntetický benzin,

    • syntetická nafta nebo jiné kapalné uhlovodíky podle zvolené technologie,

    • případně syntetická nafta pro speciální použití,

    • a kyslík jako vedlejší produkt elektrolýzy.

Česká republika přitom nemusí CO₂ získávat přímo ze vzduchu.

To je důležitý rozdíl proti některým konceptům e-fuels.

Koncentrovaný CO₂ lze zachycovat například z průmyslových procesů, kde je jeho koncentrace podstatně vyšší než v atmosféře. Teoreticky tak může vzniknout průmyslový řetězec:

průmyslový zdroj CO₂ → zachycení CO₂ → syntéza paliva → skladování → distribuce.

V případě České republiky by tedy bylo možné uvažovat například o umístění takové výroby v blízkosti existujícího průmyslového areálu s dostupnou elektřinou, vodou, CO₂ a železniční či potrubní infrastrukturou.

Nejde přitom nutně o to, aby celý český automobilový park jezdil na syntetický benzin.

Může jít o něco mnohem pragmatičtějšího:

vytvořit druhý domácí pilíř výroby kapalných paliv vedle klasické ropné rafinace, v průmyslovém měřítku.

Následující odborný text je určen pro nechemiky (mezi něž patří i autor), vývojové pracovníky, projektanty, konstruktéry, technology, průmyslové inženýry strojírenských, stavebních, elektrotechnických oborů, energetiky a ekonomy.

 

   Technické minimum pro čtenáře

Při čtení odborných článků o syntetických palivech se čtenář velmi rychle setká s výrazy, které mohou působit samozřejmě chemikovi, ale nikoli elektrotechnikovi, strojnímu inženýrovi nebo energetikovi.

Proto je užitečné několik pojmů vysvětlit nyní na začátku, tentokrát z pohledu celého technologického řetězce.

   CO₂

Oxid uhličitý, chemickým vzorcem CO₂, je molekula tvořená jedním atomem uhlíku a dvěma atomy kyslíku.

Pro naši technologii je důležitý především uhlík.

Ten chceme dostat z molekuly CO₂ do uhlovodíku.

Kyslík naopak musí z procesu odejít, především ve formě vody.

Proto je výroba uhlovodíků z CO₂ redukčním procesem.

A právě zde vstupuje do hry vodík.

   H₂

Vodík je v tomto procesu především redukční činidlo a současně zdroj vodíku pro výsledný uhlovodík.

Vyrábí se například elektrolýzou vody:

2 H₂O → 2 H₂ + O₂

Elektrolyzér tedy neprodukuje pouze vodík.

Vzniká také kyslík.

Pokud je výroba vodíku napájena elektřinou z nízkouhlíkového zdroje, může být výsledný vodík použit jako prostředek k převodu elektrické energie do chemické formy.

   Elektrolýza

Elektrolýza je proces, při němž elektrická energie vyvolá chemickou reakci.

V našem případě rozdělujeme vodu na vodík a kyslík.

Z energetického hlediska je důležité, že elektrolyzér je v podstatě velký elektrický spotřebič, i když jeho výstupem není teplo nebo mechanická práce, ale chemická látka.

To je důvod, proč se při návrhu syntetických paliv musí nejprve ptát:

Teprve potom můžeme řešit velikost elektrolyzéru.

   Katalyzátor

Katalyzátor je látka, která umožňuje chemické reakci probíhat vhodnější cestou, například při nižší teplotě nebo s vyšší rychlostí.

Ideálně se při reakci nespotřebovává stejným způsobem jako reaktant.

To ovšem neznamená, že vydrží navždy.

V průmyslu může katalyzátor:

    • ztrácet aktivitu,

    • zanášet se,

    • měnit svou strukturu,

    • reagovat s nečistotami,

    • nebo se postupně deaktivovat.

Proto je pro průmyslový provoz stejně důležitá životnost katalyzátoru jako jeho počáteční aktivita.

   Selektivita

Selektivita říká, jak velká část vznikajících produktů odpovídá požadovanému produktu nebo skupině produktů.

To je v chemickém průmyslu mimořádně důležitý parametr.

Představme si, že do reaktoru vstoupí směs CO₂ a H₂.

Výsledkem nemusí být pouze požadovaný kapalný uhlovodík.

Mohou vznikat:

    • CO,

    • methan,

    • lehčí uhlovodíky,

    • olefiny,

    • těžší uhlovodíky,

    • voda,

    • a další produkty.

Čím větší část uhlíku skončí v požadovaném produktu, tím lépe.

Ale opět platí:

97% selektivita neznamená 97% přeměnu CO₂.

To jsou dvě různé veličiny.

   Konverze

Konverze říká, jaká část vstupní látky byla během průchodu reaktorem přeměněna.

Když například do reaktoru přivedeme 100 kg určité látky a z ní se během procesu přemění 80 kg, je konverze 80 %.

Ale těch 80 kg nemusí skončit v požadovaném produktu.

Část může přejít do nežádoucích vedlejších produktů.

Proto samotná vysoká konverze ještě neznamená vysokou výtěžnost požadovaného paliva.

   Výtěžnost

Výtěžnost odpovídá tomu, kolik požadovaného produktu skutečně získáme vzhledem k množství vstupní suroviny.

Pro průmyslového technika je právě výtěžnost často mnohem názornější než samotná konverze.

Můžeme mít:

    • vysokou konverzi,

    • vysokou selektivitu,

    • ale přesto relativně nízkou celkovou výtěžnost.

Důvodem mohou být recykly, ztráty, oddělování produktů nebo další procesní kroky.

Proto je nutné při čtení odborných výsledků vždy zjistit, co přesně dané procento znamená.

   C₅–C₁₂

Tento zápis se v článcích o syntetických palivech objevuje velmi často.

Dolní index znamená počet atomů uhlíku v molekule.

C₅ tedy znamená molekulu obsahující pět atomů uhlíku.

C₁₂ znamená dvanáct atomů uhlíku.

Rozsah C₅–C₁₂ proto označuje skupinu uhlovodíků s pěti až dvanácti atomy uhlíku.

Je to důležitá informace, ale stále ještě neznamená:

„vyrobili jsme automobilový benzin“.

Skutečné palivo musí splňovat další požadavky.

Například:

    • destilační rozsah,

    • oktanové nebo cetanové číslo,

    • tlak par,

    • stabilitu,

    • obsah nežádoucích složek,

    • mazivost,

    • případně další normové požadavky.

Laboratorní uhlovodíková frakce a hotové motorové palivo proto nejsou totéž.

   Olefiny

Olefiny, dnes častěji označované jako alkeny, jsou uhlovodíky obsahující alespoň jednu dvojnou vazbu mezi atomy uhlíku.

Například ethen:

C₂H₄

nebo propen:

C₃H₆.

Olefiny jsou významnými meziprodukty chemického průmyslu.

V některých technologiích syntetických paliv mohou být jedním z kroků na cestě k vyšším uhlovodíkům.

To je právě případ dvoustupňových katalytických procesů.

Ne vždy je proto cílem prvního reaktoru hotové palivo.

Jeho úkolem může být vyrobit správný meziprodukt pro druhý reaktor.

   Zeolit

Zeolit je krystalická anorganická látka s pravidelnou strukturou pórů.

Lze si ho pro základní představu představit jako materiál s velmi složitou sítí mikroskopických kanálků.

Tyto póry mají molekulární rozměry.

Zeolit proto dokáže ovlivňovat, které molekuly se k aktivním místům katalyzátoru dostanou a které naopak obtížně procházejí.

U některých katalytických reakcí tedy zeolit působí nejen jako nosič, ale také jako jakési molekulární síto a reakční prostředí současně.

To je jeden z důvodů, proč jsou zeolity v petrochemii tak významné.

   HZSM-5

HZSM-5 je konkrétní typ zeolitu.

Písmeno H souvisí s jeho protonovou formou a ZSM-5 označuje konkrétní strukturu zeolitu.

Jeho význam pro syntézu uhlovodíků spočívá mimo jiné v kombinaci:

    • pórovité struktury,

    • kyselých aktivních míst,

    • a schopnosti ovlivňovat průběh reakcí uhlovodíkových meziproduktů.

Pokud je HZSM-5 modifikován například zinkem, mění se jeho katalytické vlastnosti.

Právě zde se ukazuje, proč není katalyzátor pouze „prášek, který urychluje reakci“.

Jeho chemické složení, struktura, velikost částic, pórovitost i způsob přípravy mohou zásadně ovlivnit výsledek.

   Fischerova–Tropschova syntéza

Fischerova–Tropschova syntéza je starší, ale stále velmi významná cesta k výrobě kapalných uhlovodíků.

Její podstatou je převod syntézního plynu na uhlovodíky.

Syntézní plyn obsahuje především:

CO + H₂.

Zdrojem může být například zplyněné uhlí, zemní plyn nebo biomasa.

V našem případě je zajímavé, že CO lze získat také z CO₂ jeho redukcí vodíkem.

Tím se může vytvořit spojení mezi klasickou Fischerovou–Tropschovou technologií a novějšími cestami Power-to-Liquid.

   Zplyňování

Zplyňování není totéž co spalování.

Při spalování chceme získat především teplo.

Při zplyňování chceme z pevného nebo kapalného uhlíkatého materiálu vytvořit plyn obsahující především CO a H₂.

Podmínky jsou proto jiné.

Místo dostatku kyslíku pracujeme s jeho omezeným množstvím, případně s párou či kombinací plynů.

Výsledný syntézní plyn se potom čistí a upravuje.

Teprve potom může vstoupit do dalšího chemického procesu.

Toto rozlišení je důležité také při úvahách o uhlí.

Z hlediska uhlíkové bilance však samozřejmě stále zůstává otázka, odkud uhlík pochází a kam nakonec odchází.

   Power-to-Liquid

Zkratka PtL znamená Power-to-Liquid.

Doslova tedy:

V našem případě elektřina pohání především výrobu vodíku a následně se prostřednictvím chemické syntézy ukládá část této energie do kapalného uhlovodíku.

To je jeden z důvodů, proč je vhodné používat termín „chemický akumulátor“ pouze jako přirovnání.

Nejde o baterii v elektrochemickém smyslu.

Jde o chemické uložení energie.

   Carbon Capture and Utilization – CCU

CCU znamená zachycování a využití uhlíku.

V našem případě zachycujeme CO₂ a využíváme jeho uhlík jako surovinu.

Je ovšem třeba odlišit CCU od CCS.

CCS znamená zachycení a uložení CO₂.

CCU znamená zachycení a následné využití.

U syntetického paliva se uhlík nakonec může opět dostat do atmosféry při spalování.

Proto samotné použití zkratky CCU ještě neznamená uhlíkovou neutralitu.

Rozhodující je celý životní cyklus.

   DAC

DAC znamená Direct Air Capture, tedy přímé zachycování oxidu uhličitého ze vzduchu.

Výhodou je, že zdrojem uhlíku nemusí být konkrétní průmyslový komín.

Nevýhodou je velmi nízká koncentrace CO₂ v atmosféře.

Zařízení proto musí zpracovávat velké množství vzduchu a spotřebovávat energii na zachycení a následné uvolnění CO₂ ze sorbentu.

DAC je proto technologicky velmi zajímavé, ale energeticky náročné.

Pro první demonstrační závod syntetických paliv může být praktičtější využít koncentrovaný zdroj CO₂.

DAC lze následně ověřovat jako samostatnou technologii nebo jako další stupeň vývoje.

   RFNBO

V evropské energetické legislativě se lze setkat se zkratkou RFNBO – Renewable Fuels of Non-Biological Origin.

Jde o obnovitelná paliva nebiologického původu.

Pro syntetická paliva je důležité, že samotná skutečnost, že jsme použili vodík a CO₂, ještě automaticky neznamená, že výsledné palivo splňuje evropská kritéria pro příslušnou kategorii.

Rozhodující jsou podmínky výroby elektřiny, vodíku, původu uhlíku a výsledné emisní bilance.

Pro průmyslový projekt proto nestačí pouze chemická bilance.

Musí být známá také regulační a certifikační bilance.

 

   Proč všechny tyto pojmy potřebujeme?

Protože právě jejich směšování může vytvořit dojem, že technologie je mnohem jednodušší, než ve skutečnosti je.

Například:

je dobrý nadpis.

Ale skutečné schéma vypadá spíše:

A vedle toho:

a

Teprve všechny tyto proudy dohromady tvoří skutečný technologický systém.

 

Pro technicky orientovaného čtenáře lze celý princip shrnout do následujícího schématu:

Současně probíhá druhá větev:

A celý systém doplňují:

Právě tato poslední skupina zařízení bývá v popularizovaných představách nejčastěji přehlížena.

V průmyslu však často rozhoduje právě ona.

 

   Od chemické rovnice k továrně

To je možná hlavní poselství celého článku.

Chemická rovnice může být správná a přesto může být průmyslový proces ekonomicky nepoužitelný.

Katalyzátor může mít vynikající selektivitu a přesto může mít krátkou životnost.

Elektrolyzér může mít vysokou účinnost a přesto může být vodík příliš drahý.

CO₂ může být technicky dostupný a přesto může být jeho zachycování energeticky náročné.

A syntetické palivo může být vyrobitelné a přesto nemusí být vhodné pro každý druh dopravy.

Proto se skutečná otázka postupně mění.

Na začátku zní:

Na konci musí znít:

To už není otázka pouze pro chemika.

Je to otázka pro chemika, energetika, elektrotechnika, strojaře, ekonoma i průmyslového investora.

A právě proto je katalytická přeměna CO₂ na kapalná paliva tak zajímavé téma.

 

                                                                                   ***

   Co přesně předvedli Korejci

Práce týmu z Korea Research Institute of Chemical Technology a Incheon National University byla publikována 10. března 2026 v ACS Sustainable Chemistry & Engineering. (https://pubs.acs.org/ascecg/article/14/11/5692/5104900/Cascade-Conversion-of-CO2-to-Gasoline-Range?utm_source=chatgpt.com

Princip je zajímavý tím, že CO₂ nejde přímo jedním katalytickým krokem na benzin.

Používají kaskádový proces:

CO₂ + H₂ → lehké olefiny → C₅–C₁₂ uhlovodíky

První stupeň využívá katalyzátor KFeZnOₓ, který převádí CO₂ hydrogenací na lehké olefiny. Druhý stupeň tvoří Zn/HZSM-5, tedy zeolit ZSM-5 upravený zinkem. Ten potom olefiny oligomerizuje a vytváří uhlovodíky v benzinovém rozsahu. (https://pubs.acs.org/ascecg/article/14/11/5692/5104900/Cascade-Conversion-of-CO2-to-Gasoline-Range?utm_source=chatgpt.com)

A právě tady je velmi zajímavý výsledek:

To je na úrovni selektivity produktu, nikoli tvrzení, že 97 % veškerého přivedeného CO₂ se přemění na benzin. To je velmi podstatný rozdíl.

 

 

   Kde tedy jsme?

Dostali jsme se  přes několik významných technologických překážek, ale ještě nejsme u malé „krabičky na CO₂ → benzin“.

Vývoj bych rozdělil přibližně do čtyř stupňů:

Stupeň                                                                       Stav

Základní chemická možnost                                       prokázána

Laboratorní katalyzátory s vysokou selektivitou                   prokázáno

Integrovaný kontinuální reaktor                                      experimentálně prokazován

Ekonomická průmyslová výroba                                      zatím neprokázána

Největší problém už dnes není otázka „umíme z CO₂ vyrobit uhlovodíky?“.

Umíme.

Problém je:

kolik energie, vodíku, katalyzátoru a zařízení stojí výroba jednoho litru takového paliva.

A právě tady je zatím obrovská mezera mezi laboratorním výsledkem a rafinerií.

Největší „háček“ je ve skutečnosti vodík

Chemicky je CO₂ velmi stabilní molekula. Abychom z něj vytvořili například uhlovodík přibližného složení benzinu, musíme do systému dodat značné množství vodíku a především energii potřebnou k jeho výrobě.

Takže ve skutečnosti bychom neměli uvažovat:

ale:

Proto se často mluví o e-fuels.

A právě proto může být výsledná uhlíková bilance velmi odlišná podle toho, odkud pochází vodík a elektřina.

Pokud použijete vodík vyrobený elektrolýzou z přebytkové jaderné nebo obnovitelné elektřiny, dostává proces úplně jiný význam než v případě vodíku vyrobeného ze zemního plynu.

 

   Co vás na článku ACS zaujme nejvíce

Autoři se nezabývají pouze tím, zda reakce proběhne, ale tím, jak přesně nastavit kyselost zeolitu.

A to je pro praktickou výrobu zásadní.

Přílišná kyselost vede k tvorbě aromátů a těžších uhlovodíků. Autoři zjistili, že přidávání Zn mění poměr Brønstedových a Lewisových kyselých míst a tím omezuje tvorbu aromátů a těžkých produktů. (https://pubs.acs.org/ascecg/article/14/11/5692/5104900/Cascade-Conversion-of-CO2-to-Gasoline-Range?utm_source=chatgpt.com)

To je přesně ten druh práce, který může postupně posouvat technologii z laboratorní demonstrace směrem k použitelnému katalytickému procesu.

 

   Ale ještě důležitější je dlouhodobá stabilita

Katalyzátor může například první den vykazovat vynikající selektivitu a přesto být průmyslově nepoužitelný.

Musí vydržet:

    • tisíce hodin provozu,

    • vysoké teploty,

    • tlak,

    • vodní páru vznikající při hydrogenaci,

    • nečistoty v CO₂,

    • zanášení koksem,

    • změny aktivity,

    • regeneraci.

A právě životnost a regenerovatelnost katalyzátoru patří mezi oblasti, které literatura stále označuje za důležité problémy při přechodu k větším měřítkům. Přehledová práce v ACS z roku 2024 výslovně upozorňuje, že většina přímých technologií využití CO₂ je stále v ranějších fázích vývoje a že škálování přináší technické i ekonomické problémy. (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.3c07133?utm_source=chatgpt.com)

 

   Další věc, která by vás mohla zajímat k úvahám o Fischerově–Tropschově syntéze

Toto je vlastně moderní obdoba starého problému Fischer–Tropsch.

Klasická Fischerova–Tropschova syntéza:

CO + H₂ → uhlovodíky

zatímco tady máme:

CO₂ → CO/olefiny → uhlovodíky

Rozdíl je v tom, že CO₂ musí být nejprve aktivován/redukován.

Korejský proces proto používá první katalytický stupeň právě k tomu, aby vytvořil vhodné meziprodukty, a druhý stupeň – zeolit – potom funguje podobně jako „molekulární rafinerie“, která z lehkých olefinů skládá delší uhlovodíkové řetězce.

A zde je velmi zajímavá paralela s CTL a Fischer–Tropschovou syntézou.

Princip není zásadně jiný:

uhlík → syntézní meziprodukty → uhlovodíky → kapalné palivo.

Pouze zdroj uhlíku je jiný.

U CTL:

uhlí → plyn → CO + H₂ → FT → kapalné uhlovodíky

U CO₂-to-fuel:

CO₂ → CO/olefiny → katalytická konverze → kapalné uhlovodíky

 

   Jak daleko jsme od skutečné výroby benzinu?

Tady bych byl opatrný.

Chemicky jsme velmi daleko. Technologicky už poměrně blízko. Ekonomicky však stále podstatně dál.

Přímá výroba benzinu z CO₂ už není sci-fi. Existují desítky experimentálních katalytických systémů a velmi dobré selektivity. Přehled z roku 2024 například uvádí jako dominantní systémy oxidy ZnZrOₓ a In₂O₃ kombinované se zeolity, zejména ZSM-5. (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.4c03013?utm_source=chatgpt.com)

Současný výzkum se tedy posouvá od otázky:

„Lze to vůbec udělat?“

k otázkám:

„Jak zvýšit výtěžek?“

„Jak prodloužit životnost katalyzátoru?“

„Jak snížit spotřebu vodíku?“

„Jak zvládnout teplo reakce?“

„Jak reaktor škálovat?“

a především:

„Kolik bude stát tuna nebo litr výsledného paliva?“

To je podle mě dnes nejpřesnější odpověď.

Zkusme dohledat konkrétní zařízení, která už dnes skutečně vyrábějí kapalné uhlovodíky z CO₂ ve větším než laboratorním měřítku, včetně jejich výkonu v litrech/den nebo tunách/rok. To by nám ukázalo, zda už jsme u pilotních jednotek, nebo stále převážně u laboratorních reaktorů.

 

A právě při pokračování jsem narazil na velmi podstatnou novinku z května 2026, která výrazně posouvá odpověď oproti tomu, co jsem psal předtím.

Už nejde jen o laboratorní katalyzátor

Korejský Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) oznámil, že technologii z článku, posunul až na pilotní zařízení s kapacitou přibližně 50 kg kapalných uhlovodíků denně. To je zásadní rozdíl proti laboratornímu experimentu.

Pilot byl vybudován do konce roku 2025 a v roce 2026 byl jeho provoz zveřejněn. Předcházel mu menší 5kg/denní minipilot, jehož technologie byla už v roce 2022 předána průmyslovým partnerům GS Engineering & Construction a Hanwha TotalEnergies. (https://www.eurekalert.org/news-releases/1127756?utm_source=chatgpt.com)

Ještě důležitější je, že KRICT uvádí, že jde o přímou hydrogenaci CO₂ na kapalné uhlovodíky, tedy nikoli o klasickou cestu:

CO₂ → CO → syntézní plyn → Fischer–Tropsch → kapalné uhlovodíky

ale o proces, v němž se CO₂ a vodík zpracovávají přímo v navazujícím katalytickém systému. Pracovní podmínky jsou přibližně 270–330 °C a 10–30 bar. Uváděná současná syntézní výtěžnost kapalných uhlovodíků je kolem 50 %, přičemž proces recykluje nezreagované látky. (EurekAlert!)

To už je skutečné pilotní chemické zařízení, nikoliv pouze „katalyzátor v laboratorní zkumavce“.

Článek v ACS z března 2026 popisuje právě tento vývoj a pracuje s dvojicí katalyzátorů KFeZnOx + Zn/HZSM-5. V laboratorních experimentech bylo dosaženo až 97% selektivity C5–C12 mezi uhlovodíky v kapalném produktu. To číslo je ale potřeba interpretovat správně:

97 % neznamená, že se 97 % CO₂ změnilo na benzín.

Znamená to, že za daných experimentálních podmínek měla kapalná uhlovodíková frakce velmi vysoký podíl požadovaného rozsahu C5–C12.

A právě přechod z tohoto laboratorního výsledku k 50 kg/dennímu pilotu je podle mě nejzajímavější část celého příběhu.

 

   Jak daleko tedy dnes technologie skutečně je?

Viděl bych vývoj zhruba takto:

Stupeň                                         Stav

Základní chemie                         prokázána

Laboratorní katalyzátory                 velmi pokročilé

Kontinuální laboratorní reaktor             prokázán

Minipilot 5 kg/den                         realizován

Pilot 50 kg/den                                 realizován

Dlouhodobý průmyslový provozzatím neprokázán

Tisíce tun/rok                                další vývoj

Desítky/stovky tisíc tun/rok         projektová fáze

KRICT už přitom uvádí jako další krok návrh komerčního zařízení s produkcí přes 100 000 tun kapalných uhlovodíků ročně. To je ovšem plán dalšího vývoje, nikoli zařízení, které by dnes existovalo.

50 kg denně je ovšem stále malé zařízení

50 kg/den znamená při nepřetržitém provozu přibližně:

18,25 tuny produktu za rok.

To je řádově jen několik desítek tisíc litrů syntetického paliva ročně.

Pro srovnání: německý demonstrační projekt DeCarTrans ve Freibergu už podle aktuální zprávy vyrobil 300 000 litrů syntetického benzínu a jeho cílem je demonstrovat dlouhodobý provoz technologie v letech 2023–2027. Tento proces je však založen na e-metanolu → syntetický benzín, tedy není totožný s přímou cestou KRICT. Výsledné palivo podle projektu splňuje požadavky DIN EN 228 pro E10. (https://tu-freiberg.de/en/news/300000-litres-synthetic-petrol-produced-minister-president-kretschmer-visits-technical-university?utm_source=chatgpt.com)

To je velmi důležité rozlišení:

přímé CO₂ → benzín

je technologicky mladší a obtížnější cesta.

CO₂ → H₂ → methanol → benzín

je už dnes podstatně dále dotažená průmyslová cesta.

 

   A existuje dokonce provozní zařízení

Například chilský projekt HIF Global Haru Oni už vyrábí syntetický benzín.

Používá:

větrná elektřina → elektrolýza → H₂

a současně:

CO₂ → methanol → Methanol-to-Gasoline → benzín

Zařízení má podle provozovatele kapacitu přibližně 130 000 litrů e-benzínu ročně, 1,2MW elektrolyzér a 3,4MW větrnou turbínu. První litry syntetického paliva byly vyrobeny už v prosinci 2022. (https://hifglobal.com/locations/hif-haru-oni?utm_source=chatgpt.com)

Takže zde už máme něco velmi konkrétního:

syntetický benzín z CO₂ a vody je dnes možné vyrábět v reálném průmyslovém zařízení.

Ale opět – Haru Oni používá methanol jako meziprodukt, zatímco korejský KRICT se snaží tento mezikrok obejít.

 

Korejský KRICT a chilský Haru Oni představují dvě různé, ale vzájemně se doplňující cesty ke stejnému cíli: vyrobit kapalné uhlovodíkové palivo bez toho, aby byl výchozí uhlík získáván z ropy. KRICT jde přímou hydrogenací CO₂ na kapalné uhlovodíky, zatímco Haru Oni používá mezistupeň syntetického metanolu a následnou přeměnu metanolu na benzin. KRICT navíc v dubnu 2026 oznámil pilotní výrobu 50 kg kapalných uhlovodíků denně a přípravu komerčního procesu nad 100 000 tun ročně. (https://www.ngv.re.kr/bbs/BBSMSTR_000000000687/view.do?mno=sub06_02&nttId=B000000109946If8vO4&utm_source=chatgpt.com)

   Proč je přímá cesta KRICT tak zajímavá?

Protože každá další chemická přeměna znamená:

    • další reaktor,

    • další katalyzátor,

    • další ohřev/chlazení,

    • další kompresi,

    • další separaci,

    • další zařízení,

    • další energetické ztráty.

Klasická cesta může v principu vypadat:

CO₂ + H₂ → CO → syngas → methanol → benzín

nebo

CO₂ + H₂ → syngas → Fischer–Tropsch → uhlovodíky → rafinace

KRICT se snaží proces zkrátit:

CO₂ + H₂ → kapalné uhlovodíky

Samozřejmě to neznamená, že fyzikálně zmizí všechny mezikroky. Katalyzátor je pouze umožní uskutečnit v jednom integrovaném reakčním systému.

 

Tohle bude pro náš další rozbor velmi zajímavé, protože technologická analogie s CTL, je opravdu silná.

U klasického Fischer–Tropsche:

U CO₂-to-fuel:

Rozdíl je především v tom, odkud získáváme uhlík.

U CTL je uhlík z uhlí.

U e-paliva je uhlík z CO₂.

A vodík je v obou případech velmi důležitý redukční partner.

Největší problém už dnes není „umíme to?“

To je podle mě hlavní závěr.

Na otázku:

už není třeba odpovídat hypoteticky.

Na otázku:

také:

Ale otázka:

je stále otevřená.

A právě zde se rozhodne, zda jde o laboratorní zajímavost, nebo o skutečnou průmyslovou technologii.

 

   Ještě jedna zajímavá informace

V Německu se současně připravují zařízení podstatně většího měřítka. Například projekt German eFuel One plánuje v Steyerbergu zařízení na methanol-to-gasoline s kapacitou asi 57 000 tun syntetického benzínu ročně, tedy přibližně 75 milionů litrů ročně, s plánovaným uvedením do provozu v roce 2029. (https://gef1.de/en/?utm_source=chatgpt.com)

To už je proti korejskému 50kg/dennímu pilotu úplně jiná průmyslová kategorie.

A právě z toho lze sestavit velmi zajímavý obrázek současného stavu:

laboratoř → 5 kg/den → 50 kg/den → stovky/tisíce tun → desítky tisíc tun/rok.

Korejci nyní stojí někde na přechodu mezi výzkumným pilotem a skutečným průmyslovým měřítkem.

 

Dnes už máme vedle sebe:

    • KRICT – přímé CO₂ → kapalné uhlovodíky, 50 kg/den pilot; další krok ≥50 000–100 000 t/rok.

    • Haru Oni – CO₂ → methanol → benzín, 130 000 l/rok, skutečný provozní demonstrační závod.

    • INERATEC – Power-to-Liquid s CO₂ + zeleným H₂ + Fischer–Tropsch, průmyslový projekt v Německu s plánovanou produkcí kolem 2 500 t/rok e-paliv. (https://chemicals.sasol.com/newsandevents/pressreleases/ineratec-secures-state-of-the-art-catalysts-from-sasol?utm_source=chatgpt.com)

    • Sasol/Topsoe – průmyslově prověřený FT základ, který je nyní nabízen také pro Power-to-Fuels z CO₂ a zeleného vodíku.

Takže už nejde o jednu izolovanou akademickou myšlenku.

Vzniká celý nový průmyslový obor Power-to-Liquid.

Předtím než provedeme názornou ekonomickou kalkulaci pohlédněme na to jaký je stav v České republice.

 

   Jak jsme na tom v ČR?

Česká výzkumná základna pro tento směr  existuje a překvapivě přesně odpovídá tomu, o čem právě čtete.

A dokonce existuje projekt, jehož název bychom před chvílí mohli téměř sami vymyslet: „Udržitelné technologie pro produkci syntetických paliv a akumulaci energie“, řešený Ústavem chemických procesů AV ČR v programu TA ČR THÉTA 2 v letech 2025–2029. Jeho cílem je mimo jiné vývoj systému pro redukci CO₂ na e-paliva, jeho dlouhodobá stabilita a propojení s katalytickou jednotkou. (https://www.icpf.cas.cz/projekt/udrzitelne-technologie-pro-produkci-syntetickych-paliv-a-akumulaci-energie/?utm_source=chatgpt.com)

Takže odpověď je jednoznačná:

A teď je zajímavé podívat se, kdo konkrétně.

Jedním z klíčových pracovišť je Ústav chemických procesů AV ČR.

Jeho oddělení chemického inženýrství se zabývá mimo jiné katalýzou, konstrukcí katalytických reaktorů, kinetikou reakcí, vícefázovými reaktory, separací plynů a návrhem mikroreaktorů. Ústav výslovně uvádí také spolupráci s průmyslem a přenos výsledků do praxe. (https://intranet.icpf.cas.cz/en/research?utm_source=chatgpt.com)

A právě to je přesně ta disciplína, která je potřebná pro přechod od:

k:

To je zásadní rozdíl.

Chemik může připravit vynikající katalyzátor.

Ale průmyslový proces potřebuje ještě:

    • reaktor,

    • řízení teploty,

    • řízení tlaku,

    • odvod reakčního tepla,

    • separaci produktů,

    • recyklaci nezreagovaných plynů,

    • regeneraci katalyzátoru,

    • ochranu proti jeho deaktivaci,

    • čištění vstupního CO₂,

    • bezpečnostní systém,

    • kontinuální měření,

    • energetickou bilanci,

    • materiály odolné provozním podmínkám.

A právě chemické inženýrství spojuje jednotlivé laboratorní poznatky do technologického procesu.

Ještě zajímavější je situace na Vysoké škole chemicko-technologické v Praze.

Tam už se dostáváme velmi blízko přímo k našemu tématu.

Ústav udržitelných paliv a zelené chemie má například mezi svými projekty projekt „Syntetická letecká paliva s využitím ligninu a CO₂ v H₂-to-X procesu“, projekt „Inovativní technologie pro ukládání energie s využitím vodíku do syntetických paliv“ a také projekt zaměřený na vysoce pokročilý katalyzátor pro transformaci metanolu na uhlovodíky pro výrobu e-benzinu. (https://upzch.vscht.cz/vyzkum/projekty?utm_source=chatgpt.com)

To už není obecná „zelená chemie“.

To je přímo oblast:

A ještě zajímavější je výzkumná práce tohoto pracoviště zaměřená na dvě alternativní cesty k syntetickému leteckému palivu:

    • Fischer–Tropschova syntéza,

    • methanol-to-olefins a následná oligomerizace.

Součástí výzkumu je i hodnocení celého hodnotového řetězce od CO₂ až po složky leteckého paliva. (https://biomikro.vscht.cz/sis/program/22320/AD202?utm_source=chatgpt.com)

To je prakticky přesně otázka, kterou jsme si položili v našem článku.

 

   A teď přichází možná nejzajímavější zjištění

Na VŠCHT působí také skupina Greencats.

Ta uvádí mezi svými výzkumnými zájmy přímo:

a

Součástí jejich činnosti je návrh, příprava, charakterizace a testování katalyzátorů. (https://greencats.vscht.cz/background?utm_source=chatgpt.com)

Jinými slovy:

Když se podíváme na korejský proces:

vidíme, že česká akademická pracoviště už mají jednotlivé potřebné kompetence:

To už není několik izolovaných vědců.

Je to základ potenciálního českého technologického řetězce.

 

   A ještě jeden důležitý český článek: CO₂ nemusíme nejdříve vyrábět

Docent Karel Ciahotný z VŠCHT se podle profilu školy zabývá vývojem adsorbentů pro záchyt CO₂ a H₂S z plynných směsí a také vývojem katalyzátorů pro konverzi CO₂ na organické látky. (https://upzch.vscht.cz/o-ustavu/lide/ciahotny?utm_source=chatgpt.com)

V seznamu projektů VŠCHT je navíc projekt „Systém pro získávání CO₂ ze spalin využitelného k výrobě syntetického CH₄ a dalších paliv“. 

To je pro naši úvahu velmi podstatné.

Protože jsme si před chvílí představovali:

A přesně první krok tohoto řetězce je v ČR také předmětem výzkumu.

 

   Dokonce existuje český výzkum elektrochemické přeměny CO₂

Projekt Ústavu chemických procesů AV ČR, který běží od července 2025 do prosince 2029, má za cíl vytvořit elektrochemický systém schopný stabilně redukovat CO₂ na e-paliva.

Projekt stanovuje mimo jiné cílovou Faradayovu účinnost 65 % a dlouhodobou stabilitu nejméně 2000 hodin. Součástí má být také integrace elektrochemického systému s katalytickou jednotkou tak, aby se využil současně vznikající vodík. (https://www.icpf.cas.cz/projekt/udrzitelne-technologie-pro-produkci-syntetickych-paliv-a-akumulaci-energie/?utm_source=chatgpt.com)

A tady bych v článku udělal velkou pauzu.

Protože toto už není otázka:

Máme.

Otázka zní:

To je úplně jiná otázka.

 

   Nyní se vraťme k inženýrskému pohledu

Podívejme se na problém z jiné strany než chemik.

U syntetického paliva je to stejné.

Chemik může říci:

Chemický inženýr se zeptá:

Energetik se zeptá:

Projektant:

Ekonom:

Provozovatel:

A stát se musí ptát ještě jinak:

 

   Má Česká republika pouze vědce a projekty, nebo dokáže vybudovat vlastní technologický řetězec?

A moje dosavadní hledání ukazuje, že prakticky každý z těchto článků už někdo v ČR zkoumá.

 

Další hledání však nepotvrdilo, že existuje někdo kdo by sestavil „český technologický řetězec“ a ke každému jeho článku přiřadil konkrétní české pracoviště, současný projekt, dosažený stav a to, co ještě chybí k pilotnímu zařízení. 

Tedy okamžik, kdy má Česko na to, aby si část budoucího kapalného paliva začalo vyrábět samo. Nechci totiž vytvořit dojem, že v Česku už existuje hotový program na výrobu syntetického benzinu v průmyslovém měřítku. Takový závěr dostupné zdroje nepodporují. 

 

   Od laboratorního pokusu k otázce: lze vyrábět české palivo z českých zdrojů?

Korejský experiment je důležitý především tím, že už nejde pouze o laboratorní zkumavku. Výzkumníci KRICT předtím provozovali pěti­kilogramový minipilot, technologii v roce 2022 předali průmyslovým partnerům GS Engineering & Construction a Hanwha TotalEnergies a na konci roku 2025 uvedli do provozu zařízení s kapacitou 50 kg kapalných uhlovodíků denně. Nyní deklarují záměr navrhnout komerční proces s kapacitou přes 100 000 tun ročně.

To je podstatný okamžik.

Ne proto, že by zařízení o výkonu 50 kilogramů denně mohlo zásobovat nějakou zemi pohonnými hmotami. Nemůže. Jeho význam je v něčem jiném: ověřuje, že řetězec od CO₂ a vodíku ke kapalnému uhlovodíku lze provozovat nikoli pouze v laboratorním reaktoru, ale v pilotním technologickém zařízení.

A tím se mění otázka.

Už se nemusíme ptát pouze:

Na tuto otázku experimentální chemie v zásadě odpověděla.

Mnohem důležitější otázka nyní zní:

A právě tato otázka je pro Českou republiku zajímavější než samotná chemická reakce.

 

   Chile ukazuje druhou cestu

Haru Oni v chilské Patagonii je v určitém smyslu ještě názornější demonstrací toho, že nejde o pouhou laboratorní chemii.

Zařízení v Punta Arenas používá elektřinu z větru k elektrolýze vody a vyrábí vodík. CO₂ je následně kombinován s vodíkem za vzniku syntetického metanolu a technologie Methanol-to-Gasoline (MtG) jej potom přeměňuje na syntetický benzin. První litry syntetického paliva byly vyrobeny v prosinci 2022. Současná kapacita zařízení je uváděna na 130 000 litrů e-benzinu ročně, elektrolýzer má výkon 1,2 MW a větrná turbína 3,4 MW. (https://es.hifglobal.com/locations/hif-haru-oni?utm_source=chatgpt.com)

Je důležité si všimnout rozdílu.

Korea:

Chile:

Z hlediska energetické bezpečnosti je však společný princip mnohem důležitější než rozdíl v chemickém postupu.

V obou případech totiž vzniká něco, co je pro klasickou energetiku mimořádně zajímavé:

elektřina je prostřednictvím vodíku a uhlíku uložena do kapalného paliva.

A kapalné palivo lze skladovat.

Lze jej přepravovat.

Lze jej čerpat do automobilu.

Lze jej použít v existujícím spalovacím motoru.

Lze jej uložit do zásobníku na několik měsíců či déle.

A právě poslední vlastnost je z hlediska energetické bezpečnosti zásadní.

 

Tím jsme vyčerpali obsáhlou úvodní část a nyní múžeme pokračovat úvahami a popisem možné cesty přes několik mezistupňů dalšího vývoje, včetně možných nákladů a financování technického rizika.

 

Cena kapalných pohonných hmot se v posledních letech znovu ukazuje jako jedna z citlivých částí energetické bezpečnosti každého průmyslového státu. Jakmile se naruší těžba, zpracování nebo doprava ropy, problém se během relativně krátké doby přenese až k čerpacím stanicím.

V takové situaci je přirozené hledat alternativu.

Jednou z možností je elektrifikace dopravy. Jinou představuje vodík. A existuje ještě cesta, která se může na první pohled zdát poněkud zvláštní:

vyrobit kapalné palivo z oxidu uhličitého a vodíku.

Na první pohled to vypadá téměř jako chemické perpetuum mobile. Vezmeme látku, kterou považujeme za odpad, přidáme vodík a získáme uhlovodík, tedy látku bohatou na chemickou energii.

Jenže žádné perpetuum mobile se nekoná.

Oxid uhličitý není zdrojem energie.

Je zdrojem uhlíku.

Energii musíme dodat zvenčí.

A právě tato jednoduchá skutečnost určuje prakticky celý další osud technologie.

 

   CO₂ není palivo

Molekula oxidu uhličitého je z chemického hlediska velmi stabilní. Uhlík v ní je již ve vysokém oxidačním stavu.

Chceme-li z něj vytvořit například uhlovodík, musíme uhlík chemicky „vrátit“ do redukovanějšího stavu.

K tomu potřebujeme redukční činidlo.

V uvažovaném procesu je jím vodík:

Tato rovnice je ovšem pouze velmi zjednodušeným obrazem.

Ve skutečnosti nevznikne jedním jednoduchým krokem benzin.

Vzniká řada meziproduktů a uhlovodíků, jejichž složení závisí na použitém katalyzátoru, teplotě, tlaku, poměru vstupních látek a na celém uspořádání procesu.

Proto se u podobných technologií používá několik různých pojmů, které bychom neměli zaměňovat.

Udává, jaká část vstupní látky reagovala.

Udává, jak velká část vzniklých produktů patří do požadované skupiny.

Vztahuje se k množství požadovaného produktu, které skutečně získáme ze vstupních látek.

Tři různá čísla tedy mohou popisovat tentýž proces.

A právě zde vzniká řada nedorozumění při interpretaci výsledků laboratorních experimentů.

 

   Korejská cesta: dva reaktory místo jednoho zázračného reaktoru

Velmi zajímavým příkladem současného výzkumu je postup, při němž se výroba uhlovodíků z CO₂ a vodíku rozdělí do dvou katalytických stupňů.

V prvním stupni se používá katalytický systém založený na KFeZnOx.

Jeho úlohou je převést vstupní CO₂ a H₂ na vhodné meziprodukty, zejména směrem k lehkým olefinům.

Druhý stupeň využívá kombinaci zinku a zeolitu HZSM-5.

Zde se meziprodukty dále přeměňují na uhlovodíky v rozsahu přibližně C₅ až C₁₂.

To je z technického hlediska podstatně zajímavější než představa jediného univerzálního katalyzátoru.

Chemickou přeměnu totiž rozdělíme na dva kroky, z nichž každý může být optimalizován pro jiný úkol.

 

   Co vlastně znamená C₅–C₁₂?

Zápis C₅–C₁₂ může pro člověka bez chemického vzdělání vypadat poněkud abstraktně.

Ve skutečnosti znamená něco velmi jednoduchého.

Číslo označuje počet atomů uhlíku v molekule.

C₅ tedy znamená molekulu s pěti atomy uhlíku.

C₁₂ znamená molekulu s dvanácti atomy uhlíku.

Rozsah C₅–C₁₂ proto označuje směs uhlovodíků s pěti až dvanácti atomy uhlíku.

Je to rozsah zajímavý pro kapalná paliva, ale neznamená automaticky hotový benzin.

Skutečné palivo musí mít vhodné složení, vlastnosti, stabilitu a musí splňovat příslušné požadavky na výsledný produkt.

Výstupem katalytické syntézy proto není totéž co produkt, který lze bez dalšího nalít do automobilové nádrže.

Mezi reaktorem a čerpací stanicí je ještě další technologická cesta.

 

   Co je zeolit?

Pro pochopení druhého stupně je důležitý materiál označovaný HZSM-5.

Patří mezi zeolity.

Zeolit si můžeme zjednodušeně představit jako pevnou anorganickou strukturu s velmi přesně uspořádanými póry.

Tyto póry mají rozměry srovnatelné s velikostí některých molekul.

Zeolit tedy není pouze obyčejný porézní materiál.

Je to určitým způsobem molekulární síto.

Jeho struktura může současně ovlivňovat, které molekuly se k aktivním místům katalyzátoru dostanou a jaké reakce tam mohou probíhat.

U HZSM-5 jsou významná také kyselá aktivní místa.

Právě kombinace struktury pórů a chemických vlastností činí tento materiál zajímavým pro přeměnu menších uhlovodíkových molekul na složitější produkty.

 

   Proč se přidává zinek?

Samotný HZSM-5 však není univerzálním katalyzátorem.

Jeho vlastnosti lze měnit například přídavkem dalších prvků.

V tomto případě je významný zinek.

Jeho přítomnost může měnit acidobazické a redoxní vlastnosti katalytického systému a tím ovlivňovat průběh následných reakcí.

Pro laika je nejjednodušší představa tato:

Výsledkem má být řízenější tvorba požadovaných uhlovodíků.

Právě zde začíná být zřejmé, proč není vývoj katalyzátoru jednoduchým hledáním jediné „správné látky“.

Katalyzátor musí současně:

       podporovat požadované reakce,

       potlačovat nežádoucí reakce,

       vydržet vysokou teplotu a tlak,

       odolávat deaktivaci,

       a být regenerovatelný nebo dostatečně dlouho použitelný.

 

   Co znamená údaj 97 %?

Při čtení podobných výsledků je nutné být velmi opatrný.

Údaj kolem 97 % se v daném kontextu týká selektivity k určité produktové frakci, nikoli toho, že 97 % vstupního CO₂ bylo přeměněno na benzin.

To je zásadní rozdíl.

Představme si hypoteticky proces, ve kterém máme 100 jednotek uhlíku na vstupu.

Pokud z nich zreaguje pouze část, nemůžeme říci, že vysoká selektivita znamená vysokou celkovou konverzi.

A naopak vysoká konverze ještě neznamená, že většina uhlíku skončí v požadovaném produktu.

Proto musí technolog vždy sledovat několik veličin současně.

   Zkumavka končí tam, kde začíná průmyslový reaktor

Laboratorní experiment může být mimořádně úspěšný a přesto ještě nemusí být připraven pro průmysl.

V laboratoři lze pracovat s přesně definovaným množstvím čistých plynů.

Můžeme kontrolovat teplotu, tlak i průtok.

Můžeme experiment několikrát zopakovat.

Průmyslový reaktor ale musí pracovat nepřetržitě.

Musí zvládnout změny zatížení, nečistoty ve vstupních plynech, odchylky teploty a tlaku a především dlouhou dobu provozu.

Katalyzátor se může postupně deaktivovat.

Může se zanášet.

Může docházet ke změně jeho struktury.

Může vznikat nežádoucí uhlík.

A potom už nestačí říci:

Musíme vědět:

   Proč je zvětšení zařízení tak obtížné?

Zvětšení laboratorního reaktoru například desetkrát neznamená, že všechno ostatní stačí vynásobit deseti.

Mění se přenos tepla.

Mění se proudění plynů.

Mění se tlakové ztráty.

Mění se poměr povrchu k objemu.

Mění se odvod reakčního tepla.

A především se mění způsob, jakým se reaktanty dostávají ke katalytickým místům.

Laboratorní zařízení může mít objem několika litrů.

Průmyslové zařízení může mít objem desítek nebo stovek kubických metrů.

Mezi těmito měřítky je třeba celý proces znovu technicky navrhnout.

Proto se v chemickém průmyslu používají pilotní zařízení.

Pilot není pouze „větší laboratoř“.

Je to prostředník mezi laboratorním poznatkem a průmyslovou výrobou.

 

   Největší otázka není katalyzátor. Je jím vodík.

Jakmile připustíme, že lze CO₂ katalyticky přeměnit na uhlovodíky, objeví se mnohem zásadnější otázka:

Vodík potřebujeme ve značném množství.

Jeho výroba elektrolýzou vody je dobře známá:

Chemická rovnice je jednoduchá.

Energetická bilance už nikoli.

Při ilustrativní spotřebě přibližně 52 kWh elektřiny na kilogram vodíku představuje výroba jednoho kilogramu H₂ desítky kilowatthodin elektrické energie.

A syntetické palivo potřebuje vodíku značné množství.

Pro modelovou výrobu 100 000 tun kapalného paliva ročně vychází přibližně 14 300 tun vodíku ročně.

To znamená v průměru asi 1,63 tuny vodíku za hodinu.

Najednou tedy už neřešíme laboratorní aparaturu.

Řešíme energetický systém s průmyslovým elektrolyzérem.

 

   Sto megawattů už není malý elektrolyzér

Představme si elektrolyzér o elektrickém příkonu 100 MW.

Při spotřebě 52 kWh/kg H₂ by při teoretickém nepřetržitém provozu vyrobil přibližně 16 850 tun vodíku ročně.

Jenže elektrárna ani obnovitelné zdroje nemusí dodávat plný výkon nepřetržitě.

Při průměrném využití 50 % by výroba klesla přibližně na 8 425 tun ročně.

Při 40 % na přibližně 6 740 tun.

Pro výrobu přibližně 14 300 tun vodíku ročně bychom při 50% využití potřebovali elektrolyzér řádově 170 MW.

Při 40% využití už přes 200 MW.

Toto číslo ukazuje podstatu celého problému.

A výroba vodíku je především energetický problém.

 

   Vodík potřebuje zásobník

Tady se dostáváme k problému, který v laboratorním článku téměř není vidět, ale v průmyslovém závodě může rozhodovat o celé koncepci.

Elektrolyzér může vyrábět vodík podle toho, kolik elektřiny je právě k dispozici. Pokud bude elektřina pocházet například z fotovoltaiky nebo větru, nebude jeho výkon konstantní. Chemická část výroby syntetického paliva však nemusí mít důvod pracovat stejným způsobem. Reaktory, katalyzátory, kompresory, separační zařízení a další technologické celky mají rády pokud možno ustálený provoz.

Vzniká proto přirozená potřeba oddělit výrobu vodíku od vlastní syntézy.

Mezi elektrolyzér a chemickou část závodu se vloží zásobník vodíku.

Jeho úkolem není pouze „uchovat přebytečný vodík“. Především umožňuje, aby dvě zařízení s odlišnou dynamikou mohla pracovat společně.

Představme si například výrobu kolem 100 000 tun kapalného paliva ročně. Pro náš orientační model jsme dospěli ke spotřebě přibližně 14 300 tun vodíku za rok. To odpovídá průměrné spotřebě přibližně 1,63 tuny H₂ za hodinu.

Pak už lze velikost zásobníku vyjádřit velmi názorně:

    • jedna hodina provozu – přibližně 1,6 t H₂,

    • deset hodin – přibližně 16 t,

    • jeden den – přibližně 39 t,

    • tři dny – přibližně 117 t,

    • deset dní – přibližně 391 t.

To jsou samozřejmě pouze hmotnostní hodnoty. Skutečný zásobník může mít několik technologických podob a jeho velikost, tlak, materiálové provedení i způsob komprese by musely být stanoveny podle konkrétní technologie.

Důležitá je však myšlenka.

A vodík je v tomto případě vlastně meziproduktem i energetickým nosičem současně.

Nejde tedy pouze o to postavit elektrolyzér. Musíme rozhodnout, jak dlouho může chemická část závodu pracovat bez okamžitého přísunu elektřiny do elektrolyzéru.

To je zásadní rozdíl mezi laboratorním experimentem a průmyslovým systémem.

Kolik oxidu uhličitého potřebujeme?

Stejnou otázku musíme položit i na druhé straně procesu.

Když jsme schopni vyrobit vodík, musíme mít k dispozici dostatek oxidu uhličitého.

V našem modelovém závodě předpokládejme výrobu 100 000 tun kapalného paliva ročně. Při uvažované hustotě přibližně 0,75 kg/l odpovídá tato výroba asi 133 milionům litrů paliva za rok.

To je přibližně:

Hmotnostně je to přibližně 274 tun kapalného paliva denně.

Pro orientační bilanci jsme použili spotřebu přibližně 2,36 kg CO₂ na jeden litr výsledného paliva. V takovém případě by roční potřeba činila přibližně:

To už není množství, které lze řešit několika cisternami týdně.

Průměrná denní spotřeba by byla přibližně 860 tun CO₂.

A právě zde se ukazuje další zásadní otázka celého systému:

CO₂ není všude stejně dostupný

Na první pohled by se mohlo zdát, že odpověď je jednoduchá. Oxidu uhličitého je přece v atmosféře obrovské množství.

Jenže pro průmyslový proces není rozhodující pouze celkové množství CO₂ na Zemi. Rozhodující je jeho koncentrace, místo výskytu, způsob zachycení, čistota, tlak a energie potřebná k jeho oddělení.

Úplně jinou situaci představuje například koncentrovaný proud CO₂ vznikající v některém průmyslovém procesu a úplně jinou situaci představuje jeho získávání přímo ze vzduchu.

V prvním případě máme relativně koncentrovaný zdroj. Můžeme jej zachytit, vyčistit, stlačit a dopravit do syntetického závodu.

Ve druhém případě musíme zpracovávat obrovské množství vzduchu, ve kterém je CO₂ pouze malou příměsí.

To je princip technologie označované jako Direct Air Capture – DAC, tedy přímé zachycování oxidu uhličitého ze vzduchu.

DAC má jednu zásadní přednost: není vázána na konkrétní průmyslový zdroj emisí.

Má však také zásadní nevýhodu.

Proto není nutné začínat demonstrační závod technologií DAC.

Pokud chceme především ověřit vlastní katalytickou přeměnu CO₂ a vodíku na kapalné uhlovodíky, dává technologicky větší smysl použít co nejkoncentrovanější dostupný zdroj CO₂.

Teprve následně můžeme zkoumat, zda je možné stejnou technologii provozovat s CO₂ získávaným ze vzduchu.

To je ostatně obecnější pravidlo technologického vývoje:

   Tři měny syntetického paliva

V této chvíli už můžeme celý proces popsat mnohem jednodušeji.

Syntetické kapalné palivo má tři základní vstupy, které můžeme chápat jako tři různé „měny“.

První je uhlík.

Druhý je vodík.

Třetí je energie.

Uhlík dodáváme ve formě CO₂ nebo jiného uhlíkatého meziproduktu. Vodík získáváme například elektrolýzou vody. Energie je potřebná k tomu, abychom CO₂ přeměnili na chemicky redukované uhlovodíky.

A právě proto není správné říkat, že vyrábíme energii z oxidu uhličitého.

Nevyrábíme.

Z tohoto pohledu je syntetický benzin nebo syntetická motorová nafta svého druhu chemickým akumulátorem.

Rozdíl proti běžné baterii spočívá v tom, že energii ukládáme nikoliv elektrochemicky do elektrod, ale chemicky do molekul uhlovodíků.

Výhoda je zřejmá.

Kapalné palivo lze skladovat ve velkém množství, přepravovat potrubím, cisternou nebo lodí a využít ve spalovacím motoru, turbíně nebo jiném zařízení.

Nevýhodou je naopak energetická ztráta při celé cestě od elektřiny přes vodík a CO₂ až k výslednému palivu.

 

   Stotisíc tun ročně je už elektrárenský problém

Nyní můžeme udělat ještě jeden orientační výpočet.

Pokud pro celý systém výroby kapalného paliva – tedy nejen samotnou elektrolýzu, ale také kompresi, syntézu, separaci, recyklaci a další technologické operace – uvažujeme modelovou spotřebu 20 kWh na litr paliva, dostáváme:

133 milionů litrů × 20 kWh/litr

= přibližně 2,67 TWh elektřiny ročně.

Průměrný elektrický příkon takového systému by byl přibližně:

305 MW.

Je důležité znovu zdůraznit slovo modelový.

Hodnota 20 kWh/l není univerzální fyzikální konstanta ani výsledek, který bychom mohli automaticky připsat každému zařízení na výrobu syntetického paliva. Skutečná spotřeba bude záviset na konkrétní technologické cestě, účinnosti elektrolyzéru, způsobu získávání CO₂, tlacích, teplotách, recyklaci plynů, využití odpadního tepla a dalších parametrech.

Výpočet však dobře ukazuje měřítko problému.

Pokud by elektřina stála například 50 eur za MWh, představovala by při této modelové spotřebě samotná elektřina přibližně:

Při 30 €/MWh by to bylo asi 0,60 €/l, při 70 €/MWh přibližně 1,40 €/l a při 100 €/MWh přibližně 2 €/l.

A to stále není cena benzinu u čerpací stanice.

Nezahrnuje investici do závodu, odpisy zařízení, financování, údržbu, katalyzátory, pracovní sílu, vodu, dopravu CO₂, skladování vodíku, daně, distribuční náklady ani marži.

Právě zde se láme velká část veřejné debaty o syntetických palivech.

Kdo řekne pouze „vyrobíme benzin z CO₂“, popsal chemickou reakci.

Kdo chce postavit skutečný závod, musí vyřešit energetický systém kolem této reakce.

 

   Kolik stojí samotný vodík?

Můžeme se na problém podívat ještě z jiné strany.

V našem modelu potřebujeme přibližně 0,107 kg vodíku na jeden litr výsledného paliva.

Při modelové spotřebě elektřiny 52 kWh na kilogram vodíku znamená samotná výroba vodíku asi:

Pokud by elektřina stála 50 €/MWh, představovala by elektřina pro výrobu vodíku přibližně 0,28 €/litr.

Při 30 €/MWh asi 0,17 €/litr.

Při 70 €/MWh asi 0,39 €/litr.

Při 100 €/MWh asi 0,56 €/litr.

A při 150 €/MWh už přibližně 0,83 €/litr.

To je velmi důležitý výsledek.

CO₂ může být dokonce v některých případech velmi levná surovina.

Elektrická energie však levnou být nemusí.

 

   Kolik stojí uhlík?

Pro srovnání můžeme stejným způsobem ocenit i CO₂.

Při spotřebě přibližně 2,36 kg CO₂ na litr by cena 30 €/t CO₂ představovala asi 0,071 €/litr.

Při 50 €/t asi 0,118 €/litr.

Při 100 €/t přibližně 0,236 €/litr.

Je tedy zřejmé, že při těchto modelových předpokladech může být samotný uhlík výrazně menší položkou než elektřina.

To ovšem neznamená, že CO₂ je bezvýznamné.

Naopak.

Pokud musíme oxid uhličitý nejprve zachytit, vyčistit, vysušit, stlačit a dopravit, vznikají další investiční i provozní náklady.

A pokud použijeme DAC, může být energetická bilance zachycování CO₂ významnou součástí celého systému.

Proto je třeba rozlišovat:

a

To jsou dvě různé věci.

 

   Proč syntetické palivo nemusí být nejlevnější

Po předchozích výpočtech bychom mohli dospět k poměrně nepříjemnému závěru.

Proč vlastně vyrábět kapalné palivo, když můžeme elektřinu použít přímo?

To je správná otázka.

A právě zde je nutné přestat chápat syntetické palivo jako univerzální náhradu elektřiny.

Pokud máme možnost použít elektřinu přímo v elektromotoru, je obvykle zbytečné převádět ji nejprve na vodík, potom na uhlovodík a nakonec spalovat uhlovodík v motoru.

Každá z těchto přeměn znamená energetickou ztrátu.

Syntetické palivo proto nemá smysl tam, kde lze stejnou službu jednoduše a spolehlivě zajistit přímou elektrifikací.

Jeho význam se objevuje tam, kde je vysoká energetická hustota kapalného paliva důležitější než maximální účinnost celého řetězce.

 

   Kde má kapalné syntetické palivo skutečný smysl?

První oblastí je letectví.

Letadlo nemůže jednoduše nést baterii o hmotnosti, která by odpovídala energii několika tun leteckého paliva. Energetická hustota je zde zásadní.

Druhou oblastí mohou být některé těžké dopravní prostředky, speciální technika a zařízení, u nichž je rychlé doplňování paliva a dlouhý dojezd důležitější než maximální účinnost.

Třetí oblastí jsou záložní a strategické zásoby.

Kapalné palivo lze dlouhodobě skladovat a v případě potřeby použít bez toho, aby v okamžiku krize musel být okamžitě k dispozici dostatečný elektrický výkon.

A čtvrtou oblastí může být průmysl, kde kapalné uhlovodíky nejsou pouze palivem, ale také chemickou surovinou.

Tím se mění samotná otázka.

Nejde už o to, zda syntetický benzin dokáže cenově porazit benzin z ropy.

Otázka zní:

Pokud ano, může mít taková výroba smysl i tehdy, když bude běžné fosilní palivo levnější.

 

   Syntetické palivo jako chemický akumulátor

Tento pohled je pro energetickou bezpečnost možná nejzajímavější.

Představme si, že máme v létě přebytek elektřiny z obnovitelných zdrojů.

Můžeme ji spotřebovat okamžitě, uložit v baterii, použít k výrobě vodíku nebo ji prostřednictvím vodíku a CO₂ uložit do kapalného uhlovodíku.

V posledním případě vzniká palivo, které můžeme skladovat měsíce nebo roky.

Když jej potřebujeme, můžeme jej opět přeměnit na elektřinu nebo použít přímo jako palivo.

Celková účinnost tohoto řetězce nebude tak vysoká jako při přímém využití elektřiny.

Ale strategická hodnota nemusí být určena pouze účinností.

Baterie je výborná pro krátkodobé ukládání elektřiny.

Kapalné palivo může být zajímavější pro dlouhodobou zásobu energie, která musí být současně přenositelná a snadno použitelná.

To je důvod, proč nelze otázku syntetických paliv uzavřít jednoduchým argumentem:

„Je to méně účinné než elektromobil, a proto je to nesmysl.“

Technicky správnější formulace zní:

A právě tato funkce může být z hlediska energetické bezpečnosti důležitější než samotná účinnost.

 

   Od elektřiny zpět k uhlíku

V této chvíli se dostáváme k dalšímu zajímavému bodu.

Jestliže dokážeme z CO₂ a vodíku vyrábět uhlovodíky, proč bychom se měli omezovat pouze na čistou Power-to-Liquid cestu?

Existuje totiž starší technologie, která umí něco velmi podobného z jiného výchozího materiálu.

Je to Fischerova–Tropschova syntéza.

Její historie sahá do první poloviny 20. století. Princip byl postupně rozvíjen jako cesta k výrobě kapalných uhlovodíků ze syntézního plynu.

A zde se před námi otevírá další technologická cesta:

Na první pohled jde o úplně jinou technologii než přeměna CO₂.

Ve skutečnosti však mají obě cesty společný důležitý bod.

Obě se nakonec snaží dostat uhlík a vodík do takové chemické formy, ze které lze vytvořit kapalné uhlovodíky.

Rozdíl je především v tom, odkud uhlík a vodík získáme a jak je převedeme do vhodného syntézního plynu.

A právě zde začíná být zajímavé uvažovat nejen o čistém Power-to-Liquid, ale také o kombinaci různých technologických cest.

 

   Od uhlí k syntetickému palivu: Fischerova–Tropschova syntéza

Fischerova–Tropschova syntéza není nová technologie.

Její princip byl vyvinut již ve 20. letech minulého století německými chemiky Franzem Fischerem a Hansem Tropschem. Základem je přeměna syntézního plynu, tedy směsi obsahující především oxid uhelnatý a vodík, na uhlovodíky.

Zjednodušeně lze celý řetězec znázornit takto:

Důležité je, že Fischerova–Tropschova syntéza nevyrábí přímo „benzin“.

V reaktoru vzniká směs uhlovodíků různé délky a struktury. Teprve následným zpracováním se z této směsi vyrábějí produkty s požadovanými vlastnostmi.

Podle podmínek procesu mohou vznikat například parafinické uhlovodíky, olefiny a další složky. Následují procesy známé z petrochemie – například hydrogenace, štěpení delších řetězců a další úpravy.

Proto je nesprávné představovat si Fischerovu–Tropschovu syntézu jako jednoduchou chemickou reakci:

„vezmeme uhlí a dostaneme benzin“.

Mezi oběma body je celý technologický řetězec.

 

   Zplyňování není spalování

Abychom pochopili možnost využití uhlí, musíme si nejprve ujasnit jeden základní rozdíl.

Při spalování chceme z uhlí získat především teplo. Uhlík se oxiduje a výsledkem je především CO₂.

Při zplyňování je cílem převést uhlík do plynné formy, která může být dále chemicky zpracována.

Uhlí se za vysoké teploty nechá reagovat s omezeným množstvím kyslíku, případně s vodní parou a dalšími reakčními složkami.

Výsledkem je takzvaný syntézní plyn – syngas.

Lze ho též využít místo zemního plynu do plynárenské sítě.

Jeho složení závisí na použité technologii a vstupním materiálu, ale pro další chemické zpracování jsou nejdůležitější především:

CO + H₂.

A právě tato dvojice je pro Fischerovu–Tropschovu syntézu zásadní.

Uhlí tedy v tomto procesu nemusíme chápat jako palivo, které jednoduše spálíme.

Můžeme jej chápat jako zdroj uhlíku, který nejprve převedeme do chemicky vhodnější formy.

To je velmi podstatný rozdíl.

 

   Proč nestačí CO a H₂ pouze smíchat?

Ani syntézní plyn však ještě není kapalným palivem.

Musí projít katalytickým procesem, při kterém se z relativně jednoduchých molekul vytvoří uhlovodíkové řetězce.

Právě zde nastupuje Fischerova–Tropschova syntéza.

Zjednodušeně řečeno se oxid uhelnatý a vodík na katalyzátoru přeskupují tak, že vznikají stále delší řetězce uhlovodíků.

Obecné schéma lze zjednodušit na:

Skutečný průběh je samozřejmě mnohem složitější.

Výsledkem není jedna konkrétní molekula, ale směs produktů.

A to je důvod, proč je nutná následná rafinace.

Chemický proces tedy pokračuje:

Z hlediska průmyslové technologie je to velmi zajímavé, protože právě zde se čistá chemická syntéza propojuje s technologiemi, které známe z rafinerií.

 

   Proč je Fischerova–Tropschova technologie zajímavá i pro CO₂?

Teď se můžeme vrátit k původnímu tématu našeho článku.

Pokud je Fischerova–Tropschova syntéza schopna zpracovávat CO a H₂, proč bychom měli nutně vyrábět všechny uhlovodíky přes úplně jinou technologickou cestu?

Odpověď zní:

Nemusíme.

Jednou z možností je převést CO₂ nejprve na CO a následně vytvořit syntézní plyn vhodný pro další zpracování.

Existuje několik technologických cest, jak toho dosáhnout.

Jednou z nich je například reverzní reakce water-gas shift, při níž lze z oxidu uhličitého a vodíku získat oxid uhelnatý a vodu:

Tím vzniká další možnost, jak propojit svět CO₂ a vodíku se světem Fischerovy–Tropschovy syntézy.

Místo přímé přeměny CO₂ na kapalné uhlovodíky můžeme vytvořit syntézní plyn a pokračovat cestou, která je technologicky historicky mnohem déle známá.

To ale neznamená, že je tato cesta automaticky jednodušší nebo levnější.

Každý další stupeň znamená další reaktor, další zařízení, další spotřebu energie a další místo, kde mohou vznikat ztráty.

Je tedy nutné porovnávat celý technologický řetězec, nikoli pouze jednotlivou chemickou reakci.

 

   Co by získala hybridní technologie?

A právě zde se dostáváme k zajímavému konceptu.

Představme si závod, který by nemusel být závislý pouze na jednom zdroji uhlíku.

Část uhlíku by mohla pocházet z CO₂.

Část by v určitém režimu mohla pocházet z pevného uhlíkatého materiálu.

Vodík by mohl být dodáván z elektrolýzy.

Elektřina by mohla pocházet z kombinace sítě, obnovitelných zdrojů a případně dalších zdrojů.

Takový systém by byl podstatně složitější než čistý Power-to-Liquid.

Mohl by však nabídnout určitou technologickou flexibilitu.

Při dostatku levné elektřiny by bylo možné maximalizovat výrobu vodíku a využívat více CO₂.

V situaci, kdy by elektřiny bylo méně nebo byla příliš drahá, by mohl být energetický režim jiný.

A pokud by byl k dispozici domácí uhlíkatý materiál, mohl by v určitém technologickém uspořádání sloužit jako další zdroj uhlíku.

To je však okamžik, kdy musíme být velmi opatrní.

Použití uhlí totiž automaticky neznamená, že jsme vyřešili problém energetické náročnosti.

Naopak.

Pokud přidáme pevný uhlík do systému, musíme řešit další procesní stupně, čištění plynu, popeloviny, síru, dusík, stopové prvky a další nečistoty.

A především musíme řešit uhlíkovou bilanci.

 

   Hybrid není kouzelná zkratka

Představa může být lákavá:

„Máme uhlí, máme CO₂, přidáme vodík a dostaneme kapalné palivo.“

Chemicky ani průmyslově to tak jednoduché není.

Každý atom uhlíku, který přidáme ve formě uhlí, musí někde skončit.

Pokud se nakonec dostane do kapalného paliva, může být při jeho spálení opět uvolněn do atmosféry jako CO₂.

Z hlediska klimatické bilance tedy není rozhodující pouze to, kolik CO₂ závod spotřebuje.

Musíme vědět, odkud pochází veškerý uhlík v konečném výrobku.

To je důvod, proč je třeba oddělit dvě otázky.

První:

Druhá:

Na první otázku může být odpověď kladná, i když druhá zůstane problematická.

A právě zde se ukazuje rozdíl mezi chemickým experimentem a energetickou politikou.

 

   Uhlí má ještě jednu vlastnost: je to domácí zásoba uhlíku

Česká republika má oproti některým jiným evropským zemím jednu specifickou vlastnost.

Na svém území stále disponuje významnými zásobami uhlí.

To samo o sobě neznamená, že bychom měli obnovovat klasickou těžbu a spalování uhlí ve velkém rozsahu.

Takový závěr by byl příliš jednoduchý.

Uhlí lze totiž z energetického hlediska rozdělit na dvě velmi rozdílné role.

První je:

Druhá je:

V prvním případě uhlík spálíme a získáme teplo nebo elektřinu.

Ve druhém případě se pokoušíme jeho uhlík začlenit do chemického výrobního procesu.

To samozřejmě neodstraňuje uhlíkovou stopu.

Ale mění se způsob, jakým o této surovině uvažujeme.

Pokud bychom někdy čelili dlouhodobému nedostatku kapalných uhlovodíků, může být otázkou nejen to, kolik máme ropy, ale také:

To je otázka strategické rezervy, nikoli běžné energetické ekonomiky.

 

   Ale kde je potom uhlíkový problém?

Je přímo v produktu.

Jestliže uhlík z uhlí skončí v motorovém palivu a palivo později spálíme, vrací se ve formě CO₂ do atmosféry.

Nemůžeme tedy říci:

„Použili jsme uhlí jako surovinu, a proto jsme problém vyřešili.“

Nevyřešili.

Pouze jsme změnili technologickou formu uhlíku.

Uhlíkově zajímavější situace nastává tehdy, pokud velká část uhlíku v palivu pochází z CO₂, který byl předtím zachycen z průmyslového proudu nebo přímo ze vzduchu.

Pak můžeme vytvořit do značné míry uzavřenější uhlíkový cyklus.

Ale ani zde není možné vystačit s jednoduchým tvrzením „uhlík se recykluje“.

Musíme sledovat celý životní cyklus:

Do tohoto cyklu vstupuje elektřina, vodík, materiály, doprava, údržba a všechny další části systému.

A právě proto je pro seriózní posouzení technologie nutná životní cyklová analýza – LCA.

   Co když bychom uhlí nepoužili jako palivo, ale jako strategickou surovinu?

Tady se dostáváme k myšlence, která je pro Českou republiku možná zajímavější než prosté „ano“ nebo „ne“ další těžbě uhlí.

Představme si, že stát vůbec nebuduje novou průmyslovou strategii založenou na spalování uhlí.

Místo toho si ponechá technologickou schopnost uhlí v případě mimořádné situace chemicky zpracovat.

To je něco jiného.

Je to podobné jako strategická zásoba ropy.

Nikdo nemusí chtít běžně spotřebovávat zásoby uložené ve strategických rezervách.

Jejich smyslem je právě to, že existují pro případ mimořádné situace.

U uhlí by teoreticky mohla existovat obdobná logika:

nejde o to uhlí běžně spalovat, ale neztratit technologickou schopnost jeho využití v případě dlouhodobého výpadku jiných zdrojů uhlíku.

To ovšem vyžaduje nejen zásobu suroviny.

Vyžaduje také průmyslovou znalost, zařízení, odborníky, katalyzátory, projektovou dokumentaci a především provozní zkušenost.

Technologie, která existuje pouze na papíře, není strategická schopnost.

 

   Energetická bezpečnost není pouze otázka barelů ropy

Když se řekne energetická bezpečnost, většina lidí si představí zásoby ropy, plynu a uhlí.

Moderní energetika je však mnohem složitější.

Potřebujeme:

    • elektřinu,

    • plyn,

    • ropu,

    • kapalná paliva,

    • vodík,

    • uhlík,

    • chemické suroviny,

    • výrobní kapacity,

    • dopravní infrastrukturu,

    • zásobníky,

    • náhradní zařízení,

    • kvalifikované pracovníky.

Pokud například máme dostatek elektřiny, ale nemáme možnost vyrábět kapalné palivo, nemůžeme elektřinu jednoduše převést do všech oblastí dopravy.

Pokud máme vodík, ale nemáme katalytický závod, nemáme kapalné palivo.

Pokud máme CO₂, ale nemáme zařízení na jeho zpracování, máme pouze odpadní nebo zachycený plyn.

A pokud máme katalytickou technologii, ale nemáme dostatek levné elektřiny, bude výroba ekonomicky problematická.

Energetická bezpečnost proto není jeden zdroj.

Je to řetězec vzájemně závislých technologií.

   Strategická výroba nemusí vyrábět všechno

Z toho také vyplývá jedna důležitá zásada.

Česká republika nemusí vybudovat závod, který nahradí veškerou spotřebu benzinu a nafty v zemi.

To by bylo ekonomicky i energeticky mimořádně náročné.

Mnohem realističtější je uvažovat o závodě, který bude schopen v případě potřeby vyrábět strategické množství kapalných uhlovodíků.

Například pro:

    • kritickou infrastrukturu,

    • záložní energetiku,

    • armádu,

    • záchranné složky,

    • vybrané průmyslové provozy,

    • leteckou nebo jinou dopravu, kde je kapalné palivo obtížně nahraditelné.

Takový závod by nemusel soutěžit s ropnými rafineriemi o každý litr běžného motorového paliva.

Jeho úkolem by bylo něco jiného.

A tím se dostáváme od otázky chemie k otázce průmyslové politiky.

 

   Jenže taková továrna něco stojí

Tady se samozřejmě objeví největší námitka.

Ano.

Takový závod by byl drahý.

Potřeboval by elektrolyzéry, kompresory, zařízení pro zachycování a úpravu CO₂, katalytické reaktory, zásobníky vodíku, separační zařízení, rafinační jednotky, elektrickou přípojku a celou řadu pomocných systémů.

Proto také nedává smysl začínat stavbou závodu na 100 000 tun paliva ročně.

První úkol musí být podstatně skromnější.

Ne několik hodin.

Ne jeden laboratorní experiment.

Ale týdny a později měsíce provozu.

Teprve potom lze rozumně rozhodovat o průmyslovém měřítku.

A zde se opět vracíme k původnímu korejskému výsledku.

Padesát kilogramů kapalného produktu denně je zajímavý výzkumný krok.

Není to ještě rafinerie.

Stejně tak 100 000 tun ročně není pouze „větší reaktor“.

Je to úplně jiná průmyslová soustava.

A mezi těmito dvěma body musí vzniknout několik mezistupňů.

 

   Od laboratoře k českému demonstračnímu závodu

Pokud jsme si nyní popsali technologický řetězec od CO₂ a vodíku až k kapalným uhlovodíkům, zbývá nejdůležitější otázka:

Odpověď nemůže znít: postavme rovnou závod na 100 000 tun ročně.

Takový postup by byl technicky i finančně příliš riskantní.

Rozumnější je vytvořit několik po sobě jdoucích stupňů.

První stupeň je laboratorní.

Zde se ověřuje katalyzátor, reakční mechanismus, teplota, tlak, poměr H₂/CO₂, vznikající produkty a jejich složení.

Druhý stupeň je pilotní.

Tady už nejde pouze o chemickou reakci. Zařízení musí pracovat kontinuálně, musí mít řízení průtoku plynů, kompresory, odvod tepla, separaci produktů a možnost recyklace nezreagovaných plynů.

Třetí stupeň je demonstrační.

Teprve zde se začíná ukazovat, zda technologie může fungovat v průmyslovém prostředí.

A až potom přichází průmyslový závod.

Pro české podmínky by proto bylo rozumné uvažovat například o programu:

Každý stupeň by měl mít vlastní technické cíle a především vlastní kritéria úspěchu.

 

   Co by měl český pilot skutečně měřit?

Nestačí říci, že katalyzátor vyrobil kapalný uhlovodík.

Pilotní zařízení by mělo nepřetržitě sledovat přinejmenším:

    • spotřebu elektřiny,

    • spotřebu vodíku,

    • spotřebu CO₂,

    • výtěžnost kapalného produktu,

    • selektivitu na požadovanou frakci,

    • množství vedlejších produktů,

    • životnost katalyzátoru,

    • frekvenci regenerace,

    • dobu nepřetržitého provozu,

    • množství recyklovaného plynu,

    • produkci tepla,

    • spotřebu vody,

    • tlakové a teplotní parametry,

    • náklady na údržbu.

A především by se mělo měřit jedno číslo, které je pro budoucí ekonomiku velmi důležité:

Bez tohoto čísla je každá debata o budoucí ceně pouze spekulací.

Stejně důležitá je však druhá hodnota:

A třetí:

Teprve tato trojice umožní vytvořit skutečnou materiálovou a energetickou bilanci.

 

   Jedna tabulka může být cennější než deset tiskových konferencí

Představme si, že po několika letech provozu českého demonstračního závodu dostaneme následující údaje:

Parametr                        Naměřená hodnota

Kapalný produkt                X t/rok

Elektřina                                X kWh/l

H₂                                        X kg/t produktu

CO₂                                        X kg/t produktu

Selektivita C₅–C₁₂                X %

Životnost katalyzátoru        X hodin

Dostupnost zařízení                X %

Cena elektřiny                        X €/MWh

Náklady na CO₂                        X €/t

Celkové provozní nákladyX €/l

Investiční náklady                X €/roční tunu kapacity

Taková tabulka by měla pro rozhodování o další výstavbě větší význam než optimistická tisková zpráva.

Pokud čísla vyjdou dobře, máme důvod pokračovat.

Pokud nevyjdou dobře, dozvíme se, kde je problém.

A právě to je smyslem demonstračního zařízení.

   Česká republika nezačíná od nuly

Výhodou České republiky je, že v této oblasti již existuje výzkumná základna.

Výzkumné pracoviště Ústavu chemických procesů AV ČR se zabývá mimo jiné technologiemi souvisejícími s udržitelnými syntetickými palivy, energetickými nosiči a využitím uhlíku.

Na tuto oblast navazuje také Vysoká škola chemicko-technologická v Praze.

Výzkumné směry zde zahrnují mimo jiné syntetická paliva, vodík, Power-to-X, Fischerovu–Tropschovu syntézu, methanolové a uhlovodíkové procesy, katalyzátory a využití CO₂.

To je důležité z jednoho prostého důvodu.

Když stát uvažuje o strategickém průmyslovém projektu, není nutné začínat nákupem hotové zahraniční technologie bez vlastního know-how.

Může vytvořit prostředí, ve kterém se propojí:

Právě tento řetězec může být v dlouhodobém horizontu důležitější než samotná výroba určitého počtu litrů paliva.

 

   Od výzkumu k průmyslu vede ještě jedna cesta

Nestačí však mít dobré výzkumné pracoviště.

Mezi akademickým výsledkem a průmyslovou továrnou existuje takzvané údolí smrti inovací.

Výzkumná skupina může mít funkční katalyzátor.

Může mít laboratorní reaktor.

Může publikovat výsledky.

Ale průmyslový podnik se nemůže rozhodnout:

„Publikace vyšla, takže příští rok postavíme závod.“

Potřebuje znát:

    • investiční náklady,

    • životnost zařízení,

    • spolehlivost,

    • dostupnost surovin,

    • cenu elektřiny,

    • cenu vodíku,

    • cenu CO₂,

    • servisní náklady,

    • bezpečnost,

    • legislativní podmínky,

    • kvalitu výsledného produktu,

    • dlouhodobou provozní bilanci.

Proto je demonstrační zařízení tak důležité.

Je mostem mezi vědeckým článkem a průmyslovým rozhodnutím.

 

   A právě zde začíná být zajímavý evropský systém financování

Takový projekt je ovšem drahý.

A pokud bychom jej chtěli financovat pouze z běžného rozpočtu jedné české výzkumné instituce, narazíme velmi rychle na limity.

Evropská unie proto vytvořila několik finančních mechanismů, které mají podporovat průmyslovou dekarbonizaci a nové energetické technologie.

Jedním z nejdůležitějších je Innovation Fund.

Je financován z výnosů evropského systému obchodování s emisními povolenkami, tedy ETS.

Tady je však třeba odstranit jedno velmi rozšířené nedorozumění.

ETS není jednoduchá evropská pokladna, ze které by se všechny peníze automaticky vracely tomu projektu, který povolenky „vydělal“.

Výnosy z aukcí jsou rozdělovány prostřednictvím několika mechanismů.

Část získávají členské státy, část směřuje do společných evropských fondů a část do dalších nástrojů energetické a klimatické politiky.

Podle Evropské komise přesáhly celkové výnosy z aukcí ETS od roku 2013 do konce roku 2025 částku 258 miliard eur.

V samotném roce 2025 přesáhl výnos 43 miliard eur.

To je obrovské množství peněz.

Ale právě proto je důležité vědět, kam skutečně tečou.

   Kam peníze z ETS skutečně tečou?

V roce 2024 činily podle Evropské komise příjmy z aukcí ETS přibližně 38,8 miliardy eur.

Přibližně 24 miliard eur připadlo přímo členským státům.

Další prostředky směřovaly například do Innovation Fund, Modernisation Fund a do mechanismů spojených s evropským plánem obnovy.

Modernisation Fund je určen zejména členským státům s nižšími příjmy a má podporovat modernizaci energetických systémů.

Česká republika mezi jeho příjemce patří.

Innovation Fund má poněkud jinou funkci.

Jeho cílem je podporovat zejména projekty, které přinášejí významné technologické inovace v oblasti dekarbonizace.

A právě tady začíná být projekt syntetických paliv z CO₂ a vodíku zajímavý.

Ne proto, že by automaticky dostal evropské peníze.

Ale proto, že se svou povahou nachází přesně v oblasti, pro kterou jsou některé evropské nástroje určeny.

 

   Innovation Fund není evropská dotace pro každého

Je důležité nepodlehnout představě, že existuje fond, který jednoduše zaplatí výstavbu nové české továrny.

Innovation Fund funguje soutěžně.

Projekty podávají žádosti.

Musí prokázat technologickou inovativnost, potenciál snížení emisí, dostatečnou připravenost a další požadovaná kritéria.

A především:

Dobře to ukazuje evropská vodíková aukce z roku 2025.

Do výzvy se přihlásilo 58 projektů, které dohromady požadovaly podporu přibližně 8,4 miliardy eur.

Počáteční rozpočet činil pouze 1,3 miliardy eur.

Vybráno bylo devět projektů s podporou přibližně 1,09 miliardy eur; část prostředků zůstala k dalšímu využití a vznikl také rezervní seznam.

Čísla jsou důležitá.

Ukazují totiž dvě věci současně.

Za prvé: evropské peníze pro vodík a průmyslovou dekarbonizaci skutečně existují.

Za druhé: nejsou zdaleka dostatečné na všechny projekty, které o ně mají zájem.

Proto nestačí napsat projekt a čekat na evropskou dotaci.

Musí být technologicky přesvědčivý, ekonomicky obhajitelný a musí mít jasně definované výsledky.

 

   Nejde tedy o to „dostat peníze z Bruselu“

Tento způsob uvažování je podle mého názoru příliš úzký.

Pokud má být syntetické palivo součástí české energetické bezpečnosti, evropské peníze mohou pomoci překlenout první a nejrizikovější část vývoje.

Neměly by však nahradit vlastní průmyslovou odpovědnost.

Český projekt by měl být postaven tak, aby po skončení podpory bylo možné rozhodnout:

Nebo:

To je zásadní rozdíl mezi strategickou investicí a dotačním projektem.

 

   Kolik zůstane z jedné tuny CO₂?

Vraťme se nyní k našemu základnímu modelu.

Pokud jeden litr výsledného paliva vyžaduje přibližně 2,36 kg CO₂, pak tuna oxidu uhličitého odpovídá zhruba 424 litrům výsledného paliva, pokud bychom pro jednoduchost zanedbali všechny materiálové a procesní ztráty.

To číslo je zajímavé, ale nesmíme jej chápat jako výrobní výtěžnost.

Ve skutečném procesu nebude všechno CO₂ převedeno do požadovaného produktu.

Část může projít reakcí nezměněná.

Část může skončit v jiných uhlovodících.

Část může vytvořit CO nebo methan či jiné vedlejší produkty.

A část se bude muset vracet do procesu.

Proto je skutečná bilance vždy výsledkem měření.

Tady se znovu vracíme k pojmům, které jsme si vysvětlili na začátku:

A právě jejich vzájemná kombinace rozhodne o tom, kolik kapalného paliva skutečně získáme z jedné tuny vstupního CO₂.

 

   Největší chyba by byla postavit pouze elektrolyzér

Při diskusi o syntetických palivech se často hovoří o výrobě zeleného vodíku.

Je to pochopitelné.

Elektrolyzér je viditelné zařízení a vodík je dnes jedním z hlavních témat energetické transformace.

Ale pro výrobu kapalného paliva je elektrolyzér pouze jednou částí řetězce.

Pokud postavíme 100 MW elektrolyzér a vedle něj nebude existovat odpovídající chemická výroba, nemáme továrnu na syntetické palivo.

Máme továrnu na vodík.

A vodík musíme ještě:

    • stlačit,

    • skladovat,

    • dopravit,

    • dávkovat do reaktoru,

    • nechat reagovat s uhlíkem,

    • oddělit produkty,

    • recyklovat nezreagované plyny,

    • zpracovat kapalné uhlovodíky.

Teprve celý tento řetězec vytváří výsledný produkt.

Proto by český demonstrační projekt neměl být projektem „výroby vodíku“.

Měl by být projektem:

To je technologicky podstatně náročnější, ale také mnohem zajímavější.

 

   Co by tedy měla Česká republika skutečně chtít?

Pokud bychom měli celý předchozí text převést do několika technických požadavků, vypadaly by přibližně takto:

Za prvé vytvořit český demonstrační řetězec od CO₂ přes vodík až po kapalný uhlovodíkový produkt.

Za druhé propojit do něj česká výzkumná pracoviště s průmyslovými podniky.

Za třetí měřit skutečnou energetickou a materiálovou bilanci.

Za čtvrté ověřit dlouhodobý provoz katalyzátorů.

Za páté zjistit skutečnou cenu jednoho litru bez toho, aby se do ní započítala pouze dotovaná elektřina nebo jednorázová investiční podpora.

A za šesté vytvořit technické know-how, které zůstane v České republice bez ohledu na to, zda bude výsledný produkt jednou konkurenceschopný na běžném trhu.

To poslední může být ve skutečnosti nejcennější výsledek.

 

   Od výzkumu k průmyslové strategii

Celý problém se tak postupně vrací na začátek.

Začali jsme cenou nafty.

Pokračovali jsme přes CO₂, katalyzátory a vodík.

Dostali jsme se k elektrolýze, skladování vodíku a spotřebě elektřiny.

Potom jsme se dostali k Fischerově–Tropschově syntéze, uhlí a otázce domácího uhlíku.

A nyní jsme u financování.

To všechno spolu souvisí.

Protože syntetické kapalné palivo není pouze chemický výrobek.

Je to výsledek propojení:

A pokud má být součástí energetické bezpečnosti, také průmyslové politiky.

 

   Evropa má peníze, ale také jiné priority

Tady je třeba být realistický.

Evropská politika se v posledních letech mění.

Vedle dekarbonizace se stále více prosazují otázky energetické bezpečnosti, konkurenceschopnosti evropského průmyslu, obranyschopnosti a podpory Ukrajiny.

To vytváří tlak na veřejné rozpočty.

Nebyla by však pravda tvrdit, že všechny prostředky z ETS budou jednoduše převedeny z dekarbonizačních projektů na financování války nebo obrany.

Evropský finanční systém je podstatně složitější.

Jednotlivé fondy mají vlastní právní základ, účel a pravidla.

Stejně tak není správné tvrdit, že peníze z ETS jsou automaticky „ztraceny“ v administrativě.

Administrativní náklady existují, ale u hlavních evropských fondů netvoří většinu disponibilních prostředků.

Skutečný problém je jiný:

A to je pro český projekt důležité.

Nestačí říci, že syntetická paliva jsou ekologická.

Nestačí ani říci, že jsou strategická.

Je třeba ukázat, co konkrétně získá Česká republika.

   Nejde pouze o dotace. Jde o průmyslovou politiku

Pokud evropská podpora pokryje například část rizika výstavby demonstračního zařízení, nejde pouze o to, že Česká republika dostane několik set milionů nebo několik miliard korun.

Mnohem důležitější může být vznik:

    • českých technologických dodavatelů,

    • zkušeností s velkými elektrolyzéry,

    • know-how v katalýze,

    • zkušeností s vysokotlakou chemickou technologií,

    • řídicích systémů,

    • měřicí techniky,

    • odborníků schopných projektovat podobná zařízení,

    • dodavatelského řetězce.

A to jsou hodnoty, které se neztratí ani v případě, že první závod nebude ekonomicky dokonalý.

Právě proto může být demonstrační závod zajímavý i tehdy, když jeho první litr syntetického paliva bude dražší než litr benzinu z ropy.

Teprve druhý nebo třetí závod může vyrábět levněji.

A teprve tehdy bude možné skutečně rozhodnout, zda se z laboratorní technologie stane průmyslový obor.

 

   Co musí skutečný demonstrační závod prokázat

V této chvíli už můžeme formulovat poměrně přesné zadání.

Český demonstrační závod by neměl být postaven proto, aby se slavnostně otevřel další technologický areál.

Jeho úkolem by mělo být zodpovědět několik otázek, na které laboratorní experiment odpovědět nemůže.

První otázka:

Druhá:

Třetí:

Čtvrtá:

Pátá:

Šestá:

Sedmá:

A konečně otázka osmá:

Teprve když budeme znát odpovědi na tyto otázky, můžeme začít hovořit o průmyslové výrobě.

Číslo, které bude rozhodovat: kWh na litr

Ze všech ekonomických ukazatelů bude pravděpodobně jeden mimořádně důležitý.

Proč?

Protože uhlík můžeme získat z CO₂ a vodík můžeme vyrobit elektrolýzou.

Ale elektřina je současně vstupem do výroby vodíku i do řady dalších procesů.

Pokud například potřebujeme pro celý řetězec 20 kWh na litr, potom závod vyrábějící 100 000 tun paliva ročně potřebuje řádově jednotky TWh elektřiny ročně.

Pokud by se podařilo energetickou náročnost snížit například na 15 kWh/l, je situace výrazně jiná.

Při 25 kWh/l zase výrazně horší.

Právě proto může mít technologický výzkum zaměřený na účinnost katalyzátorů a reaktorů ekonomický význam, který není na první pohled vidět.

Úspora několika kilowatthodin na litr může při výrobě stovek milionů litrů znamenat obrovské množství energie.

 

   Syntetické palivo začíná u elektrárny

Je proto chyba posuzovat syntetický benzin pouze podle chemického reaktoru.

Ve skutečnosti začíná jeho výroba už u elektrárny.

Elektrárna nebo jiný zdroj elektřiny dodává energii elektrolyzéru.

Elektrolyzér vyrábí vodík.

Vodík se stlačuje a ukládá.

CO₂ se zachytává, čistí a komprimuje.

Obě suroviny vstupují do syntézního procesu.

Vznikají kapalné uhlovodíky.

Ty se oddělují, upravují a případně dále rafinují.

A teprve potom máme produkt, který lze nalít do nádrže.

Celý řetězec tedy můžeme zapsat například:

Pokud chceme porovnávat syntetické palivo s ropným palivem, musíme porovnávat celý tento řetězec.

Ne pouze cenu CO₂.

Ne pouze cenu vodíku.

A už vůbec ne pouze cenu katalyzátoru.

 

   Kde má kapalné palivo nejvyšší strategickou hodnotu?

Právě zde se dostáváme k otázce, která podle mého názoru rozhoduje o tom, zda má technologie smysl.

Nemá smysl vyrábět syntetický benzin jen proto, abychom dokázali vyrobit syntetický benzin.

Pokud lze určitou dopravu jednoduše elektrifikovat, je přímé využití elektřiny technologicky přirozenější.

Jestliže ale potřebujeme energii:

    • uložit na dlouhou dobu,

    • přepravit na velkou vzdálenost,

    • mít připravenou bez závislosti na okamžité výrobě elektřiny,

    • využít v letectví,

    • použít v záložních zdrojích,

    • nebo udržet zásobu pro krizové situace,

pak se vlastnosti kapalného paliva mění z nevýhody na určitou přednost.

Kapalný uhlovodík má vysokou energetickou hustotu.

Lze jej skladovat v nádržích.

Lze jej přepravovat existující infrastrukturou.

Lze jej čerpat do motoru během několika minut.

A především jej nemusíme vyrábět ve stejném okamžiku, kdy jej spotřebujeme.

To poslední je z hlediska krizové odolnosti velmi důležité.

 

   Nejdůležitější není být soběstačný. Je být odolný.

Česká republika pravděpodobně nikdy nebude zcela energeticky soběstačná.

A ani to nemusí být rozumný cíl.

Moderní ekonomika je založena na mezinárodním obchodu.

Důležitější je odolnost.

Odolný energetický systém je takový, který dokáže přežít výpadek jednoho zdroje, jedné dopravní cesty nebo jednoho dodavatele.

Pokud například dojde k dlouhodobému omezení dodávek ropy, problémem není pouze cena barelu.

Problémem je také to, zda máme:

    • zásoby paliv,

    • rafinérskou kapacitu,

    • alternativní zdroje uhlíku,

    • dostatek elektřiny,

    • schopnost vyrábět vodík,

    • schopnost vyrábět syntetické palivo,

    • dopravní infrastrukturu.

Proto může mít i relativně malý syntetický závod strategický význam, přestože by nikdy nedokázal pokrýt celou českou spotřebu pohonných hmot.

Jeho hodnota by spočívala v tom, že udržuje alternativní výrobní schopnost.

   Od jednoho katalyzátoru k české průmyslové strategii

Na začátku článku jsme se zabývali katalyzátorem.

Mohlo by se zdát, že jde především o problém chemiků.

Ve skutečnosti jsme se během úvahy dostali k energetice, elektrotechnice, strojírenství, průmyslové automatizaci, dopravě, strategickým zásobám a veřejným financím.

To není náhoda.

Syntetické palivo je typickým příkladem technologie, kde jednotlivé obory nelze oddělit.

Chemik může vytvořit katalyzátor.

Elektroenergetik musí zajistit elektřinu.

Elektrochemik musí řešit elektrolyzér.

Strojní inženýr musí navrhnout reaktory a kompresory.

Automatizace musí udržet proces ve stabilním režimu.

Materiálový inženýr musí vyřešit korozi, teplotu a tlak.

Ekonom musí spočítat investici a provozní náklady.

A stát musí rozhodnout, zda má smysl část rizika převzít.

Právě proto není syntetické palivo pouze otázkou jednoho výzkumného projektu.

Je to potenciální průmyslový řetězec.

 

   Od článku v odborném časopise k nádrži automobilu

Korejský výzkum, kterým jsme začali, je důležitý právě proto, že ukazuje jednu možnou cestu.

CO₂ a vodík lze za určitých podmínek katalyticky převést přes meziprodukty na kapalnou uhlovodíkovou frakci.

Ale mezi odborným článkem a automobilem stojí ještě několik desítek technologických problémů.

Musíme znát:

    • dlouhodobou stabilitu katalyzátoru,

    • skutečnou konverzi CO₂,

    • skutečnou selektivitu,

    • výtěžnost kapalného produktu,

    • energetickou spotřebu,

    • náklady na separaci,

    • recyklaci plynů,

    • kvalitu výsledné směsi,

    • potřebu další rafinace.

Teprve potom můžeme položit otázku, zda výsledný produkt splňuje požadavky na konkrétní motorové palivo.

A to je další důležitý rozdíl.

Motorové palivo musí splňovat specifické požadavky na destilační rozmezí, oktanové nebo cetanové vlastnosti, stabilitu, obsah některých složek a řadu dalších parametrů.

Proto se syntetická výroba kapalných uhlovodíků nakonec opět setkává s rafinérskou technologií.

 

   Co se stane s uhlíkem?

Nyní se můžeme vrátit k otázce, kterou nelze obejít.

Co se stane s uhlíkem?

Pokud vyrábíme palivo z CO₂, uhlík nejprve odebereme z nějakého zdroje.

Potom jej zabudujeme do uhlovodíku.

A při spalování se uhlík opět oxiduje na CO₂.

Z chemického hlediska se tedy uhlík pohybuje v kruhu.

Ale tento kruh není automaticky uzavřený.

Do systému totiž musíme dodat energii.

A pokud elektřina pochází z fosilního zdroje, část uhlíkové stopy vzniká mimo samotné palivo.

Proto nelze říci:

„Palivo vyrobené z CO₂ je automaticky bezemisní.“

Takové tvrzení by bylo příliš jednoduché.

Správná otázka zní:

   Stejný CO₂ nemusí znamenat stejnou uhlíkovou bilanci

To je možná nejdůležitější poznámka celé problematiky.

Můžeme mít dvě továrny, které obě vyrábějí syntetický benzin ze stejného množství CO₂.

První používá elektřinu s nízkou uhlíkovou stopou a získává CO₂ z koncentrovaného průmyslového zdroje.

Druhá používá elektřinu s vysokými emisemi a CO₂ získává energeticky náročným způsobem.

Chemický produkt může být velmi podobný.

Jejich celková uhlíková bilance však bude odlišná.

Proto je nutné oddělit chemickou bilanci uhlíku od emisní bilance celého systému.

Chemická bilance říká, kam uhlík vstoupil a kam odešel.

LCA říká, jaké emise vznikly během celého životního cyklu.

A obojí je potřeba.

 

   Odkud pochází vodík?

Druhou zásadní otázkou je vodík.

Můžeme jej vyrobit elektrolýzou vody.

Ale samotné slovo „elektrolýza“ ještě nic neříká o celkové uhlíkové stopě.

Rozhoduje zdroj elektřiny.

Pokud elektrolyzér pracuje na elektřinu s nízkými emisemi, může být uhlíková bilance příznivá.

Pokud pracuje převážně na elektřinu vyráběnou z fosilních zdrojů, část emisí se pouze přesune mimo vlastní závod.

Proto je správnější hovořit nikoliv pouze o „zeleném vodíku“, ale o konkrétním způsobu jeho výroby a jeho skutečné energetické a emisní bilanci.

 

   Tři vstupy, tři bilance

Celý systém můžeme proto shrnout do tří základních bilancí.

Kolik CO₂ a H₂ vstupuje a kolik uhlíku a vodíku skončí v produktech?

Kolik elektřiny a další energie spotřebujeme na jednotku výsledného paliva?

Kolik skleníkových plynů vznikne v celém životním cyklu?

Teprve všechny tři dohromady nám řeknou, zda jde o skutečně zajímavou technologii.

 

   Proč je důležitá recyklace plynů?

V průmyslovém procesu nebude všechno CO₂ ani vodík reagovat v jediném průchodu reaktorem.

Část plynu bude muset být oddělena a vrácena zpět.

Tomu říkáme recyklace.

Na první pohled se může zdát, že recyklace pouze zvyšuje složitost zařízení.

Ve skutečnosti může výrazně zvýšit celkové využití vstupních surovin.

Představme si, že reaktorem projde směs obsahující CO₂ a H₂.

Pokud část plynů nezreaguje, máme dvě možnosti.

Buď je vypustíme, nebo je oddělíme a vrátíme do procesu.

Druhá možnost zvyšuje využití uhlíku a vodíku.

Ale zároveň vyžaduje kompresory, separační zařízení a další energii.

Opět tedy platí:

Průmyslový návrh musí hledat optimum.

 

   Teplo není odpad

Dalším často podceňovaným prvkem je teplo.

Chemické reakce nejsou pouze otázkou vstupů a výstupů v podobě látek.

Probíhají při určité teplotě a některé jsou exotermické, jiné endotermické.

Teplo, které při jedné části procesu vzniká, může být využito v jiné části procesu.

Například pro ohřev vstupních proudů, výrobu páry nebo některý další technologický krok.

Pokud teplo pouze odvedeme do chladicího systému a následně do okolí, zvyšujeme celkovou energetickou náročnost.

Pokud jej dokážeme využít, může se celková účinnost zlepšit.

Proto bude při návrhu demonstračního závodu důležitá nejen materiálová bilance, ale také teplotní bilance celého provozu.

   Kdy je technologie skutečně připravena?

Existuje několik různých stupňů technologické připravenosti.

Laboratorní experiment dokazuje, že určitý fyzikální nebo chemický princip může fungovat.

Pilotní zařízení ukazuje, že jej lze provozovat ve větším měřítku.

Demonstrační zařízení má ukázat, že celý proces může pracovat dostatečně dlouho, stabilně a s předvídatelnými náklady.

Teprve průmyslový provoz ukáže, zda lze technologii opakovaně stavět a provozovat za podmínek trhu.

To znamená, že výsledek:

je pouze první stupeň.

Mnohem cennější je výsledek:

To je informace, podle které už může rozhodovat průmysl.

 

   Laboratorní výsledek ještě není průmyslový výsledek

To je možná nejdůležitější věta, kterou bychom si měli z celého článku odnést.

Laboratorní výsledek není totéž co průmyslový výsledek.

A není to kritika vědců.

Naopak.

Laboratorní výzkum má jiný úkol.

Má objevit princip, najít katalyzátor, pochopit reakci a ukázat, že určitá cesta je možná.

Průmyslový vývoj má jiný úkol.

Musí stejný princip provozovat:

    • dlouho,

    • bezpečně,

    • opakovaně,

    • s konstantní kvalitou produktu,

    • s přijatelnou spotřebou energie,

    • s přijatelnou cenou.

Oba stupně jsou nezbytné.

Bez laboratoře nebude nový proces.

Bez průmyslového vývoje zůstane laboratorním experimentem.

 

   A tím se vracíme k původnímu korejskému experimentu

Korejský výsledek je proto zajímavý právě v tomto kontextu.

Ne proto, že bychom mohli zítra začít tankovat benzin vyrobený z CO₂.

Ale proto, že ukazuje cestu, jak lze chemicky spojit oxid uhličitý a vodík s výrobou kapalné uhlovodíkové frakce.

Důležitá je také koncepce dvou navazujících katalytických stupňů.

Nejprve vznikají vhodné meziprodukty a následně se převádějí na požadovanější uhlovodíkové produkty.

To je jeden z obecných principů chemického inženýrství:

Někdy je efektivnější rozdělit proces do několika kroků a každý z nich optimalizovat pro jinou úlohu.

Právě to umožňuje lépe řídit selektivitu, teplotu, tlak i složení produktů.

 

   Poslední technická hranice: cena elektřiny

Po všech těchto úvahách se nakonec stále vracíme k jedné veličině.

K ceně elektřiny.

Můžeme mít levný CO₂.

Můžeme mít výborný katalyzátor.

Můžeme mít levný elektrolyzér.

Můžeme mít efektivní reaktor.

Ale pokud je elektřina příliš drahá, bude syntetické palivo drahé.

To je důvod, proč může být budoucnost těchto technologií spojena nejen s rozvojem katalýzy, ale také s dostupností přebytkové nízkoemisní elektřiny.

Například v době, kdy je výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů vysoká a její tržní cena nízká, může být ekonomika elektrolytického vodíku příznivější.

To ale vyvolává další otázku.

Chceme-li mít stabilní výrobu kapalného paliva, potřebujeme buď stabilní zdroj levné elektřiny, nebo dostatečně velký zásobník vodíku a další meziprodukty.

Ani jedno není zadarmo.

 

   Od chemické reakce k energetické strategii

A tím jsme se dostali na konec naší technologické cesty.

Začali jsme oxidem uhličitým.

CO₂ jsme nejprve chápali jako odpadní plyn.

Potom jsme zjistili, že může být zdrojem uhlíku.

Zjistili jsme však také, že samotný uhlík nestačí.

Potřebujeme vodík.

Vodík potřebuje elektřinu.

Elektřina potřebuje výrobní kapacitu.

Proměnlivá výroba elektřiny potřebuje zásobník.

CO₂ potřebuje zdroj, zachycení, čištění a kompresi.

Chemická syntéza potřebuje katalyzátor.

Katalyzátor potřebuje stabilní provoz.

A celý systém potřebuje průmyslovou infrastrukturu.

Jednoduchá věta:

tak ve skutečnosti znamená celý tento řetězec.

A právě proto je technologie současně tak obtížná i tak zajímavá.

 

   Nejde o to nahradit ropu jedním reaktorem

Bylo by chybou představovat si, že jednoho dne postavíme jediný velký reaktor, připojíme k němu CO₂, vodík a elektřinu a tím vyřešíme problém kapalných paliv.

Energetika takto nefunguje.

Ropa není pouze surovina pro výrobu benzinu.

Je součástí obrovského průmyslového systému, který zahrnuje těžbu, dopravu, rafinerie, skladování, distribuci, petrochemii a miliony zařízení, která jsou na jeho produkty přizpůsobena.

Syntetické palivo tento systém nenahradí jedním krokem.

Může však vytvořit další výrobní větev.

A právě tato větev může být v některých oblastech významná.

Ne proto, že bude vždy levnější.

Ale proto, že může snížit závislost na jediném zdroji uhlíku.

 

   Proto bychom neměli stavět otázku „ropa, nebo syntetické palivo?“

Takto položená otázka je příliš jednoduchá.

Ve skutečnosti může existovat kombinace několika cest.

Ropa bude ještě dlouho důležitou surovinou.

Elektřina bude stále důležitější.

Vodík může být důležitým energetickým a chemickým meziproduktem.

Biomasa může mít omezenou, ale významnou roli.

A syntetická kapalná paliva mohou být využita tam, kde je kapalná forma energie obtížně nahraditelná.

Takový systém je odolnější než systém založený na jediném zdroji.

A právě odolnost, nikoli absolutní soběstačnost, by měla být jedním z hlavních kritérií energetické bezpečnosti.

 

   Co by tedy měl být český cíl?

Českým cílem by nemělo být vyrábět za každou cenu co nejvíce syntetického benzinu.

Cílem by mělo být získat odpověď na otázku:

Pokud odpověď bude ano, získáme technologickou schopnost.

Pokud se ukáže, že výrobní náklady jsou příliš vysoké, dozvíme se, kde je problém.

Možná v ceně elektřiny.

Možná v katalyzátoru.

Možná v elektrolyzéru.

Možná v separaci.

Možná v ceně CO₂.

Možná v životnosti zařízení.

A právě to je důvod, proč má demonstrační závod smysl.

   Jedna česká továrna by proto mohla mít větší význam, než se na první pohled zdá

Pokud by se podařilo vytvořit první skutečný český demonstrační řetězec, jeho hodnota by nebyla pouze v množství vyrobeného paliva.

Mohla by spočívat v tom, že bychom v České republice získali vlastní zkušenost s:

    • velkokapacitní elektrolýzou,

    • výrobou a skladováním vodíku,

    • zachycováním a úpravou CO₂,

    • katalytickou syntézou uhlovodíků,

    • vysokotlakou technologií,

    • průmyslovou automatizací,

    • separací produktů,

    • recyklací procesních plynů,

    • řízením energetických toků.

A především bychom získali lidi, kteří tyto technologie skutečně provozovali.

   A právě proto má smysl začít dnes

Vývoj průmyslové technologie trvá roky.

Od prvního laboratorního výsledku k průmyslovému závodu vede dlouhá cesta.

Pokud začneme až ve chvíli, kdy bude ropa skutečně nedostupná nebo kdy se kapalná paliva stanou strategickým problémem, bude pozdě.

V krizové situaci totiž nemůžeme začít hledat chemiky, stavět pilotní reaktor a teprve potom zjišťovat, jak rychle stárne katalyzátor.

Technologická schopnost musí existovat před krizí.

Nemusí být obrovská.

Nemusí pokrývat celou spotřebu.

Musí však fungovat.

To je rozdíl mezi krizovým plánem a improvizací.

 

   Poslední otázka

Na začátku tohoto článku stála jednoduchá otázka:

Odpověď zní:

Ale tato odpověď sama o sobě nestačí.

Další otázka zní:

Tady už odpověď tak jednoduchá není.

A při dnešních technologiích není důvod předpokládat, že tomu tak bude automaticky.

Pak ale existuje třetí otázka:

A právě zde už odpověď může být za určitých podmínek kladná.

Pokud jde o strategickou zásobu.

Pokud jde o dlouhodobé uložení energie.

Pokud jde o letectví.

Pokud jde o některé těžko elektrifikovatelné provozy.

Pokud jde o udržení průmyslového know-how.

Nebo pokud jde o snížení závislosti na jediném zdroji uhlíku.

 

   Závěr: nemusíme vědět, co bude za dvacet let

Nemusíme dnes rozhodnout, zda bude v roce 2045 jezdit většina automobilů na elektřinu, vodík nebo syntetické palivo.

Takovou předpověď by ostatně bylo obtížné udělat s potřebnou jistotou.

Můžeme však udělat něco mnohem praktičtějšího.

Můžeme si vytvořit technologickou možnost.

Můžeme ověřit katalyzátory.

Můžeme postavit pilotní zařízení.

Můžeme změřit skutečnou spotřebu elektřiny.

Můžeme zjistit skutečnou životnost katalyzátoru.

Můžeme propojit český výzkum s českým průmyslem.

A můžeme zjistit, zda je možné z CO₂, vodíku a elektřiny vyrábět kapalné uhlovodíky v měřítku, které už má průmyslový význam.

Pokud se ukáže, že je to příliš drahé, budeme to vědět.

Pokud se ukáže, že technologie potřebuje levnější elektřinu, budeme vědět proč.

Pokud se ukáže, že katalyzátor nevydrží dostatečně dlouho, budeme vědět, na čem pracovat.

A pokud se naopak ukáže, že celý řetězec může pracovat stabilně a za přijatelných nákladů, budeme mít něco, co dnes nemáme:

To je podle mého názoru mnohem důležitější než slib, že syntetický benzin jednou nahradí ropu.

 

   Co tedy vlastně získáme?

Možná nezískáme levnější benzin.

Možná ani nezískáme palivo, které bude schopné konkurovat ropě v běžné silniční dopravě.

Můžeme však získat něco jiného.

A v energetice má možnost volby cenu, kterou nelze vždy vyjádřit cenou jednoho litru.

Pokud máme pouze jednu cestu k určité strategické surovině, jsme na ní závislí.

Pokud máme dvě, jsme odolnější.

Pokud máme technologii, kterou lze podle potřeby provozovat z CO₂ a vodíku, máme další možnost.

A pokud si současně ponecháme znalost Fischerovy–Tropschovy syntézy a schopnost pracovat se syntézním plynem, získáme ještě jednu technologickou variantu.

Neznamená to, že máme opustit ropu.

Neznamená to ani, že máme masivně obnovit spalování uhlí.

Znamená to pouze:

   Od oxidu uhličitého k energetické odolnosti

Naše cesta tedy začala u zdánlivě jednoduché chemické představy:

Za touto rovnicí se však skrývá celý průmyslový svět.

Katalyzátory.

Zeolity.

Vodík.

Elektrolýza.

Elektřina.

Kompresory.

Zásobníky.

Separace.

Recyklace.

Teplo.

Rafinační procesy.

A nakonec ekonomika.

Právě proto není otázka syntetického paliva pouze otázkou chemie.

Je to otázka toho, zda dokážeme spojit uhlík, energii a průmyslovou technologii do systému, který bude fungovat nejen v laboratoři, ale i v reálném světě.

A možná právě zde je největší význam celé technologie.

Ne v tom, že bychom zítra vyráběli miliony tun syntetického benzinu.

Ale v tom, že bychom měli připravenou další cestu pro případ, kdy ji budeme potřebovat.

A syntetické palivo nemusí být náhradou za všechno.

Stačí, když bude jednou z cest, které nám v kritické chvíli umožní pokračovat dál.

 

   Technická kontrola: co vlastně znamená výroba 100 tisíc tun paliva

Než uděláme definitivní závěr, stojí za to celý náš model ještě jednou projít nikoli z pohledu chemika, ale z pohledu technika.

Uvažovali jsme výrobu:

Při předpokládané hustotě 0,75 kg/litr dostaneme:

To odpovídá průměrně přibližně:

Hmotnostní výroba činí přibližně:

To už je skutečně průmyslová výroba.

Nejde o laboratorní zařízení, které lze obsluhovat několika lidmi.

 

   Vodíková bilance

V modelu jsme uvažovali přibližně 0,107 kg H₂ na litr výsledného paliva.

Pak:

133,3 milionu litrů × 0,107 kg/l

dává přibližně:

Průměrná hodinová spotřeba při nepřetržitém provozu je potom asi:

To je důležitá kontrola našeho předchozího výpočtu.

Sto megawattů elektrolyzérů při měrné spotřebě 52 kWh/kg H₂ může při nepřetržitém provozu vyrobit přibližně 16 850 tun H₂ za rok.

Teoreticky by tedy 100 MW stačilo.

Jenže pouze tehdy, pokud bychom dokázali elektrolyzér provozovat s velmi vysokým průměrným využitím.

Při 50% využití by výroba klesla přibližně na 8 425 tun ročně.

Při 40 % na přibližně 6 740 tun.

Při 60 % na přibližně 10 110 tun.

Pro výrobu požadovaných 14 300 tun vodíku by tedy při 50% využití bylo zapotřebí přibližně:

Při 40% využití dokonce přibližně:

To je jeden z nejdůležitějších výsledků celého článku.

   A co kdybychom chtěli využít přebytky elektřiny?

Tady se dostáváme k zajímavému paradoxu.

Pokud chceme elektrolyzér provozovat pouze v době, kdy je elektřina levná nebo je jí přebytek, může být cena jedné kilowatthodiny výhodnější.

Současně však elektrolyzér vyrobí méně kilogramů vodíku za rok.

Musíme tedy volit mezi dvěma parametry:

a

Levná elektřina v několika hodinách ročně sama o sobě nemusí znamenat levný vodík.

Zařízení má totiž značnou investiční hodnotu a tato investice se musí rozpočítat na vyrobené kilogramy vodíku.

Právě proto je ekonomika Power-to-X podstatně složitější než prosté tvrzení:

„Použijeme přebytky obnovitelné elektřiny.“

Musíme vědět, kolik hodin ročně jsou skutečně k dispozici, za jakou cenu a jaký výkon lze v těchto hodinách využít.

   Vodíkový zásobník není detail

Nyní můžeme znovu pochopit význam zásobníku vodíku.

Při spotřebě 1,63 tuny H₂ za hodinu znamená:

    • hodinová zásoba přibližně 1,6 t,

    • desetihodinová přibližně 16 t,

    • denní přibližně 39 t,

    • třídenní přibližně 117 t,

    • desetidenní přibližně 391 t.

Čím delší přerušení výroby vodíku chceme překlenout, tím více roste nejen množství skladovaného vodíku, ale také náročnost celého skladovacího systému.

Proto může být ekonomicky zajímavější navrhnout chemickou část závodu tak, aby dokázala částečně reagovat na dostupnost vodíku.

Další možností je kombinovat více zdrojů elektřiny.

Nejde tedy pouze o otázku:

Ale:

To už je klasický problém energetického a procesního inženýrství.

 

   Bilance CO₂

Podobnou kontrolu můžeme provést s oxidem uhličitým.

Při spotřebě přibližně 2,36 kg CO₂ na litr paliva dostaneme:

133,3 milionu litrů × 2,36 kg/l

= přibližně:

Denně tedy přibližně:

Hodinově při nepřetržitém provozu:

To je obrovský průtok.

A právě toto číslo ukazuje, proč nelze otázku zdroje CO₂ odsunout až na konec projektu.

Závod vyrábějící 100 000 tun paliva ročně by potřeboval zdroj, který mu dokáže dlouhodobě dodávat řádově stovky tisíc tun CO₂ ročně.

Pokud bychom jej získávali z jednoho průmyslového zdroje, musíme ověřit jeho skutečnou kapacitu a dostupnost.

Pokud bychom použili několik zdrojů, potřebujeme infrastrukturu pro jejich propojení.

A pokud bychom použili DAC, dostáváme se k úplně jinému technologickému systému.

 

   Co nám říká jednoduchá uhlíková bilance?

Podívejme se ještě jednou na 1 litr paliva.

Při spotřebě 2,36 kg CO₂ připadá na uhlík obsažený v tomto CO₂:

To znamená, že jeden litr výsledného paliva v našem modelu obsahuje přibližně 0,64 kg uhlíku pocházejícího z CO₂.

Při 133,3 milionu litrů ročně je to přibližně:

Pokud by se tento uhlík celý při spalování oxidoval zpět na CO₂, odpovídá to zhruba 315 000 tunám CO₂.

Tím se naše materiálová bilance uzavírá.

To je dobrá kontrola modelu.

Zároveň ale musíme připomenout, že jde o zjednodušený model. Skutečný proces nebude mít stoprocentní zabudování uhlíku do požadované kapalné frakce.

Část uhlíku může skončit v jiných produktech nebo plynných výstupech.

Proto bude skutečná spotřeba CO₂ na litr záviset na celkové výtěžnosti procesu.

 

   Proč je výtěžnost tak důležitá?

Představme si dva katalytické procesy.

První má vysokou selektivitu na požadovanou frakci, ale pouze omezenou konverzi CO₂.

Druhý má vysokou konverzi, ale velká část uhlíku končí v nežádoucích produktech.

Který je lepší?

Bez dalších údajů to nevíme.

Proto jsme už na začátku rozlišovali:

Konverze říká, jaká část vstupní látky zreagovala.

Selektivita říká, jak velká část vytvořených produktů připadá na požadovaný produkt nebo skupinu produktů.

Výtěžnost se vztahuje k tomu, kolik požadovaného produktu skutečně získáme vzhledem ke vstupu.

Pro průmysl je rozhodující jejich kombinace.

A právě proto není možné převést údaj „97% selektivita“ přímo na tvrzení:

„97 % CO₂ se změnilo na benzin.“

To by byla zásadní chyba.

 

   Jedna důležitá oprava našeho intuitivního pohledu

Čím déle se na celý proces díváme, tím zřejmější je, že největším problémem nemusí být samotná chemická reakce.

Může jím být systém kolem ní.

Můžeme mít velmi dobrý katalyzátor, ale pokud potřebujeme příliš mnoho elektřiny, ekonomika bude špatná.

Můžeme mít levnou elektřinu, ale pokud nemáme dostatek CO₂, závod nebude mít dostatek suroviny.

Můžeme mít CO₂ i elektřinu, ale pokud katalyzátor vydrží pouze krátkou dobu, náklady na jeho výměnu mohou být příliš vysoké.

Můžeme mít všechno předchozí, ale pokud neumíme stabilně oddělit požadovanou kapalnou frakci, stále nemáme motorové palivo.

Proto se úspěch technologie nebude měřit jediným číslem.

Bude to součin desítek technických parametrů.

 

   Co rozhodne o ceně jednoho litru?

Můžeme si nyní sestavit zjednodušenou ekonomickou rovnici:

Ve skutečnosti je tato rovnice samozřejmě mnohem složitější.

Ale pro publicistický text je důležitá hlavní myšlenka:

Proto také není možné seriózně říci:

„CO₂ stojí pouze tolik a elektřina tolik, takže benzin bude stát přesně X korun.“

K tomu potřebujeme znát CAPEX, OPEX, životnost zařízení, počet provozních hodin, cenu kapitálu a skutečnou výtěžnost procesu.

 

   Proč je první závod vždy dražší?

První průmyslové zařízení nové technologie má ještě jednu nevýhodu.

Nemáme dostatečnou zkušenost s konstrukcí.

Nevíme přesně, které části budou nejvíce namáhány.

Nevíme, jak rychle budou degradovat některé materiály.

Nevíme, jak často bude nutná odstávka.

Nevíme, jak bude fungovat automatizace v dlouhodobém provozu.

Nevíme, jaké množství náhradních dílů bude nutné držet.

První závod proto není pouze výrobní zařízení.

Je také zdrojem provozních dat.

Druhý závod už může být navržen lépe.

Třetí může být levnější.

A právě zde vzniká známý efekt učení.

Technologie se nezdokonaluje pouze v laboratoři.

Zdokonaluje se také každou hodinou skutečného provozu.

 

   Co bychom tedy měli měřit?

Pokud by měl vzniknout český demonstrační závod, navrhoval bych, aby jeho výsledky byly zveřejňovány alespoň v následující podobě:

Ukazatel                                       Jednotka

Výroba kapalného produktu                t/rok

Spotřeba elektřiny                        kWh/l

Spotřeba H₂                                kg/t produktu

Spotřeba CO₂                                kg/t produktu

Konverze CO₂                                %

Selektivita požadované frakce%

Výtěžnost kapalného produktu%

Životnost katalyzátoru                h

Dostupnost zařízení                        %

Spotřeba vody                               kg/l

Množství recyklovaného plynu%

Investiční náklady                      Kč nebo €/t roční kapacity

Provozní náklady                      Kč nebo €/l

Celková spotřeba energie              kWh/l

Emise životního cyklu                      kg CO₂e/l

Taková tabulka by umožnila srovnávat různé technologické varianty.

A především by znemožnila zaměnit jeden dobrý parametr za důkaz úspěchu celého procesu.

 

   Co když výsledky nebudou dobré?

I to je legitimní výsledek.

Představme si, že pilot ukáže spotřebu 30 kWh/l místo předpokládaných 20.

Není to důvod projekt okamžitě označit za neúspěšný.

Je třeba zjistit proč.

Je příčinou elektrolyzér?

Kompresory?

Zachycování CO₂?

Samotná syntéza?

Separace?

Rafinace?

Nebo kombinace několika faktorů?

Pokud například zjistíme, že samotný katalytický proces je velmi účinný, ale většina energie se spotřebuje při získávání CO₂, může být další vývoj zaměřen právě tam.

Jestliže je problém v elektrolyzéru, potřebujeme účinnější výrobu vodíku.

Pokud je problém v katalyzátoru, potřebujeme zvýšit jeho aktivitu nebo životnost.

Demonstrační závod proto není pouze výrobna.

Je to měřicí laboratoř v průmyslovém měřítku.

 

   A co když výsledky budou naopak velmi dobré?

Pak vznikne úplně jiná situace.

Budeme mít konkrétní data.

Budeme vědět:

    • kolik stojí vodík,

    • kolik stojí CO₂,

    • kolik elektřiny spotřebujeme,

    • kolik hodin ročně zařízení pracuje,

    • jak často se mění katalyzátor,

    • jaká je kvalita výsledného paliva,

    • kolik stojí litr při různých cenách elektřiny.

A potom už můžeme modelovat například závod na 10 000, 50 000 nebo 100 000 tun ročně.

Rozhodnutí už nebude založeno na dojmech.

Bude založeno na měřených datech.

 

   Co by tedy mělo být cílem českého projektu?

Nejrozumnějším cílem by proto nebylo:

To je příliš konkrétní závěr učiněný před získáním potřebných dat.

Mnohem rozumnější zadání zní:

To je technicky obhajitelné.

A pokud výsledek bude dobrý, můžeme pokračovat.

Pokud nebude, máme stále hodnotné výsledky výzkumu.

 

   Proč je důležité začít včas?

Průmyslová technologie se nedá objednat jako běžný spotřební výrobek.

Pokud dnes rozhodneme, že chceme mít za deset let českou schopnost vyrábět syntetická kapalná paliva, nestačí za devět let vypsat veřejnou soutěž.

Musíme začít výzkumem.

Potom pilotem.

Potom demonstračním zařízením.

Potom teprve průmyslovým projektem.

Každá etapa potřebuje projektování, povolování, výstavbu, uvedení do provozu a dlouhodobé zkoušky.

Celý proces proto může trvat řadu let.

To není důvod k pesimismu.

Je to důvod začít s malým, ale skutečným zařízením.

 

   Syntetické palivo jako pojistka

Tím se dostáváme k možná nejstřízlivějšímu závěru celého článku.

Syntetické palivo nemusí být hlavním palivem české dopravy.

Nemusí být levnější než fosilní benzin.

Nemusí nahradit elektromobilitu.

Nemusí nahradit ropu.

Může však být pojistkou.

Pojistkou proti dlouhodobému výpadku dodávek kapalných uhlovodíků.

Pojistkou proti závislosti na jediném zdroji uhlíku.

Pojistkou pro některé druhy dopravy.

A také pojistkou technologickou.

Pokud jednou budeme potřebovat velké množství syntetického paliva, bude pozdě teprve tehdy, pokud zjistíme, že jsme předtím žádnou technologii nevyvíjeli.

 

   Odolnost je levnější než improvizace

To je možná hlavní důvod, proč má smysl zabývat se touto technologií už dnes.

Nemusíme předem vědět, jaká bude cena ropy v roce 2040.

Nemusíme vědět, jak rychle se rozšíří elektromobily.

Nemusíme vědět, jaká bude cena elektřiny.

Nemusíme ani předem rozhodnout, zda budou syntetická paliva tvořit jedno procento, deset procent nebo zanedbatelnou část trhu.

Potřebujeme pouze vědět, že technologická možnost je cennější, pokud ji máme připravenou před krizí než pokud ji začneme vyvíjet až během krize.

A právě proto má smysl výzkum katalytické přeměny CO₂ na kapalné uhlovodíky.

Ne jako náhrada za všechno.

Ale jako jedna z možností, kterou si můžeme ponechat.

 

   Poslední technické shrnutí

Celý proces můžeme nyní shrnout do jediného technologického řetězce:

Vedle něj existuje druhá cesta:

A mezi nimi lze teoreticky vytvořit různé hybridní varianty.

Rozhodnutí, kterou cestu využít, však nesmí být politickým předpokladem učiněným před technickým měřením.

Nejprve potřebujeme data.

Potom ekonomický model.

A teprve potom rozhodnutí o průmyslovém měřítku.

 

   Závěrečná tabulka celé úvahy

Parametr modelového závodu       Přibližná hodnota

Výroba paliva                                       100 000 t/rok

Hustota produktu                               0,75 kg/l

Objem produkce                               133 mil. l/rok

Průměrná denní výroba                       365 tis. l

Spotřeba H₂                                       14 300 t/rok

Průměrná spotřeba H₂                       1,63 t/h

Spotřeba CO₂                                       315 000 t/rok

Průměrná spotřeba CO₂                       36 t/h

Modelová celková spotřeba elektřiny2,67 TWh/rok

Odpovídající průměrný příkon               cca 305 MW

Modelová měrná spotřeba                       20 kWh/l

Elektřina při 50 €/MWh                       cca 1 €/l

Vodík při 50 €/MWh elektřiny               cca 0,28 €/l

CO₂ při 50 €/t                                       cca 0,12 €/l

Tato tabulka však není cenovou nabídkou ani ekonomickou studií.

Je to měřítkový model, který ukazuje, co znamená vyrobit 100 000 tun kapalného paliva.

A právě takový model je podle mého názoru pro veřejnou debatu užitečnější než tvrzení, že syntetický benzin bude „levný“ nebo naopak „nesmyslně drahý“.

Dokud nezměříme skutečný provoz, nevíme.

 

   A tím se vracíme úplně na začátek

Otázka původně zněla velmi prostě:

Chemie říká:

Technologie říká:

Energetika říká:

Ekonomie říká:

Průmysl říká:

A energetická bezpečnost k tomu dodává ještě jednu otázku:

Na tuto poslední otázku nemusí odpovědí být miliony tun syntetického benzinu.

Možná bude stačit, když budeme mít připravenou technologii, odborníky, zařízení a know-how, které lze v případě potřeby rozšířit.

Protože energetická bezpečnost není schopnost vyrábět všechno.

Je to schopnost nebýt bezmocný, když selže jeden z dosavadních způsobů zásobování.

   Jedna důležitá technická oprava: vodík není pouze vodík v palivu

V předchozí modelové bilanci jsme pro výrobu 100 000 tun kapalného paliva ročně uvažovali spotřebu přibližně 14 300 tun vodíku. Toto číslo je užitečné jako první orientační údaj, ale pro technicky přesnou bilanci je třeba říci, co vlastně představuje.

Přibližně 14,3 tisíce tun odpovídá vodíku, který se podle zvoleného zjednodušeného složení dostane do výsledného uhlovodíkového produktu. Není to však nutně množství vodíku, které musí elektrolyzér skutečně vyrobit.

Důvod je jednoduchý, ale pro pochopení celé technologie zásadní.

Molekula CO₂ obsahuje nejen uhlík, ale také kyslík. Jestliže z ní chceme vyrobit uhlovodík, musíme kyslík z molekuly odstranit. V technologickém procesu proto vzniká voda a část vodíku neslouží k tomu, aby se stal součástí paliva, ale k odstranění kyslíku původně obsaženého v CO₂.

Pro zjednodušený uhlovodík obecného složení CₙHₘ lze celkovou bilanci zapsat přibližně takto:

n CO₂ + (n + m/4) H₂ → CₙHₘ + 2n H₂O

Nejde o popis skutečného mechanismu katalytické reakce v jednotlivých reaktorech. Skutečná technologie může postupovat přes CO, methanol, olefiny a další meziprodukty. Rovnice pouze ukazuje celkovou materiálovou bilanci.

Pro uhlovodík s poměrem H/C přibližně 1,9 vychází potřebné množství vodíku zhruba na 0,212 kg H₂ na kilogram výsledného uhlovodíku.

Při uvažované hustotě produktu 0,75 kg/l to znamená přibližně:

Pro modelovou výrobu 133,3 milionu litrů ročně tedy dostáváme přibližně:

To je podstatně více než původně uvedených 14 300 tun.

Tento rozdíl není kosmetickou opravou. Projevuje se přímo v požadavcích na elektrolyzér, elektrickou přípojku i zásobník vodíku.

 

   Co to znamená pro elektrolyzér

Použijeme-li pro ilustraci spotřebu elektřiny elektrolyzéru 52 kWh na kilogram vyrobeného vodíku, potom:

21 200 000 kg × 52 kWh/kg ≈ 1,10 TWh ročně.

Při nepřetržitém rovnoměrném provozu by to odpovídalo průměrnému elektrickému příkonu přibližně:

To je důležitý rozdíl proti původnímu výpočtu založenému na 14,3 tisíce tunách H₂, který dával asi 742 GWh ročně.

Ani číslo 126 MW ovšem neznamená, že bychom měli postavit elektrárnu o výkonu přesně 126 MW. Skutečný systém musí počítat s odstávkami, údržbou, proměnlivou výrobou elektřiny, provozní rezervou a především s tím, zda má elektrolyzér pracovat jako pružný spotřebič přebytkové elektřiny, nebo jako zařízení s vysokým ročním využitím.

Při 50% průměrném využití by například instalovaný výkon elektrolyzéru musel být přibližně dvojnásobný. Pro samotnou výrobu uvedeného množství vodíku bychom se tedy dostali řádově ke 250 MW instalovaného elektrolytického výkonu.

To už není laboratorní zařízení.

Je to průmyslový energetický systém.

 

   A co zásobník vodíku?

Vyšší spotřeba vodíku mění také představu o zásobníku.

Při spotřebě přibližně 21 200 tun H₂ ročně připadá na průměrný provoz asi:

Jednoduchý přepočet potom dává:

1 hodina               cca 2,4 t

10 hodin               cca 24 t

24 hodin               cca 58 t

3 dny               cca 174 t

10 dní               cca 580 t

Samozřejmě to není návrh konkrétního zásobníku. Je to pouze měřítko problému.

A právě zde se ukazuje jeden z hlavních rozdílů mezi laboratorním experimentem a průmyslovým závodem. V laboratoři lze vodík dodávat podle okamžité potřeby. Průmyslový závod musí řešit, co se stane, když na několik hodin nebo dní klesne výroba elektřiny, elektrolyzér bude odstaven nebo dojde k poruše některého zařízení.

   Nejdůležitější číslo proto není pouze výkon elektrolyzéru

Po této opravě bych byl opatrnější i s dříve uvedeným číslem 20 kWh na litr paliva.

Jako ilustrativní hodnota celkové energetické náročnosti může být užitečné. Nelze ji však vydávat za výsledek konkrétního průmyslového procesu, pokud nemáme k dispozici úplnou energetickou bilanci dané technologie.

Samotná výroba vodíku totiž při výše uvedeném zjednodušeném výpočtu spotřebuje asi 1,10 TWh ročně pro 100 000 tun paliva.

K tomu je třeba připočítat další energetické nároky:

    • zachycení a úpravu CO₂,

    • jeho kompresi,

    • kompresi a případné čištění vodíku,

    • vlastní katalytickou syntézu,

    • ohřev a chlazení reaktorů,

    • recyklaci nezreagovaných plynů,

    • separaci produktů,

    • destilaci a případnou hydrogenační úpravu kapalných frakcí,

    • čerpání a pomocné provozy.

Teprve součet všech těchto položek může dát skutečnou hodnotu v kWh na litr.

A právě proto by kWh/l měla být jedním z hlavních parametrů každého českého demonstračního projektu.

Ne pouze cena zařízení.

Ne pouze množství vyrobeného paliva.

Ne pouze procento konverze CO₂.

Ale skutečná spotřeba energie na litr hotového produktu.

   Upravená modelová bilance závodu

Po této technické opravě je vhodné původní tabulku přeformulovat tak, aby jednotlivá čísla nemohla být zaměněna za hotový projekt.

Parametr modelového závodu                            Přibližná hodnota

Výroba kapalného paliva                                               100 000 t/rok

Uvažovaná hustota produktu                                       0,75 kg/l

Objem produkce                                                       133 mil. l/rok

Průměrná denní výroba                                               365 tis. l

CO₂ jako zdroj uhlíku                                                       cca 315 000 t/rok

Průměrná spotřeba CO₂                                               cca 36 t/h

H₂ – orientační celková materiálová potřeba               cca 21 000 t/rok

Průměrná spotřeba H₂                                               cca 2,4 t/h

Elektřina pro elektrolytickou výrobu H₂ při 52 kWh/kgcca 1,1 TWh/rok

Průměrný příkon samotné výroby H₂                               cca 126 MW

Celková spotřeba elektřiny závodu                               nutno stanovit měřením

Měrná spotřeba                                                               nutno stanovit v kWh/l

Tato poslední řádka je z celého výčtu možná nejdůležitější.

Má ji dát až skutečný demonstrační provoz.

 

   Proč je tato oprava vlastně dobrá zpráva

Na první pohled může zvýšení odhadované spotřeby vodíku působit jako zhoršení ekonomiky celého záměru.

Z technického hlediska je však lepší mít vyšší číslo na papíře než falešně přesný nízký údaj.

Jestli má Česká republika někdy rozhodovat o investici v řádu miliard korun, musí znát skutečnou materiálovou a energetickou bilanci. Jinak se může stát, že se postaví elektrolyzér, k němu připojí katalytický reaktor a teprve po několika letech zjistí, že největším problémem není katalyzátor, ale cena a dostupnost elektřiny.

To je přesně důvod, proč má demonstrační zařízení smysl.

Jeho úkolem není dokazovat předem přijatý závěr.

Jeho úkolem je zjistit čísla.

Kolik tun CO₂ skutečně vstoupí do procesu?

Kolik tun uhlíku skončí v kapalném produktu?

Kolik kilogramů vodíku se skutečně spotřebuje?

Kolik z něj skončí v palivu a kolik se spotřebuje při odstraňování kyslíku?

Kolik elektřiny spotřebuje celý závod?

Jak dlouho vydrží katalyzátor?

Kolik hodin ročně může zařízení skutečně pracovat?

Kolik stojí jeho odstávka?

A především:

Teprve potom můžeme začít seriózně diskutovat o jeho ceně.

 

   Od chemické reakce k energetické bilanci

Tím se dostáváme k podstatě celé technologie.

Na začátku článku jsme měli jednoduchou představu:

Na konci už vidíme skutečný průmyslový řetězec:

Vedle toho stojí druhý vstupní řetězec:

A mezi nimi musí být propojen celý průmyslový systém.

Proto také nelze posuzovat syntetické palivo pouze podle ceny barelu ropy nebo podle ceny benzinu na čerpací stanici.

Je nutné porovnat celý energetický řetězec.

Ropa je již přírodní zásoba chemické energie. Syntetické palivo vyrobené z CO₂ a vodíku je naopak způsob, jak část elektrické energie uložit do chemické vazby kapalného uhlovodíku.

Tato vlastnost je jeho hlavní výhodou i hlavním problémem.

Výhodou je možnost skladovat energii v podobě, kterou známe z dnešního hospodářství: v nádržích, cisternách, potrubích a zásobnících.

Problémem je, že při každém převodu vznikají energetické ztráty.

Elektřina se nejprve převede na vodík. Vodík se následně použije k redukci CO₂. Chemická energie vzniklého uhlovodíku je potom při spalování znovu převedena na teplo a mechanickou práci.

Z hlediska prosté účinnosti tedy není rozumné vyrábět syntetický benzin tam, kde lze stejnou práci vykonat přímo elektřinou.

To ale neznamená, že je syntetické palivo zbytečné.

Znamená to pouze, že musíme přesně určit, pro jaký úkol je kapalný nosič energie potřebný.

Tam, kde je možné použít baterii nebo přímý elektrický pohon, může být přímá elektrifikace energeticky výhodnější.

Tam, kde potřebujeme vysokou měrnou energii, dlouhodobé skladování, rychlé doplnění paliva nebo využití stávající infrastruktury kapalných paliv, se situace mění.

A právě zde začíná být otázka syntetického paliva zajímavá nikoli jako náhrada veškeré ropy, ale jako jedna z forem energetické odolnosti.

   Co tedy skutečně potřebujeme od českého demonstračního závodu?

Po všech předchozích úvahách se dá požadavek formulovat poměrně jednoduše.

Česká republika nepotřebuje další laboratorní výsledek typu:

„Vyrobili jsme kapalné uhlovodíky z CO₂.“

Takový výsledek už dnes není vědeckou neznámou.

Potřebujeme zařízení, které dokáže odpovědět na otázku:

Takový projekt by měl měřit minimálně:

    1. tuny CO₂ na tunu produktu,

    2. tuny H₂ na tunu produktu,

    3. kWh elektřiny na kilogram H₂,

    4. kWh elektřiny na litr hotového paliva,

    5. výtěžnost kapalné frakce,

    6. selektivitu na požadovaný rozsah uhlovodíků,

    7. životnost a regenerovatelnost katalyzátoru,

    8. počet provozních hodin za rok,

    9. podíl recyklovaných plynů,

    10. množství vznikající vody a dalších vedlejších produktů,

    11. náklady na údržbu,

    12. skutečné náklady na jeden litr produktu.

A ještě jeden údaj:

Protože právě zde se odděluje průmyslová technologie od dotačního projektu.

 

   A tím se dostáváme zpět k první otázce tohoto článku

Proč bychom se vůbec měli zabývat katalytickou přeměnou CO₂ na kapalná paliva?

Ne proto, že by měla nahradit ropu.

Ne proto, že by měla být automaticky levnější než benzín nebo nafta.

A už vůbec ne proto, že samotný CO₂ představuje nějaký nový zdroj energie.

Smysl je jiný.

Pokud máme dostatek nízkouhlíkové elektřiny, můžeme ji pomocí vodíku a uhlíku převést do formy, kterou lze dlouhodobě skladovat, přepravovat a využívat v dopravě nebo v průmyslu.

Pokud navíc uhlík získáme z koncentrovaného průmyslového CO₂ a vodík vyrobíme elektrolýzou, vzniká možnost vytvořit uzavřenější uhlíkový cyklus, než jaký představuje těžba a spalování nové fosilní suroviny.

Ale pouze za předpokladu, že známe skutečnou energetickou bilanci.

Proto se celý příběh nakonec vrací k jedinému číslu:

Když bude příliš vysoké, technologie zůstane zajímavým vědeckým experimentem.

Když se podaří dostat ho na přijatelnou hodnotu a současně zajistit dostatečně levnou elektřinu, dlouhou životnost katalyzátorů a vysoké využití zařízení, může se z laboratorní chemie stát průmyslová technologie.

A pokud se současně ukáže, že její hodnota není pouze v ceně litru, ale také v možnosti vyrábět část kapalných paliv z domácí elektřiny a domácích zdrojů uhlíku, dostáváme se už od chemie k otázce energetické bezpečnosti státu.

Právě proto má smysl takovou technologii nejprve změřit.

Ne slibovat.

Ne propagovat.

   Co jsme tedy vlastně zjistili?

Na začátku celé úvahy byla zdánlivě jednoduchá otázka: lze z oxidu uhličitého vyrobit kapalné palivo?

Odpověď zní ano.

Jenže tato odpověď sama o sobě mnoho neznamená.

Stejně jako nestačí říci, že z vody lze elektrolýzou vyrobit vodík, nestačí ani konstatovat, že z CO₂ a H₂ lze katalytickou cestou získat uhlovodíky. Rozhodující je, kolik energie, surovin, zařízení a času stojí skutečný litr výsledného paliva.

 

   První poznatek: CO₂ není palivo

Oxid uhličitý není zdrojem energie.

Je to již energeticky velmi stabilní forma uhlíku. Chceme-li z něj vytvořit uhlovodík, musíme do systému dodat energii zvenčí. Prakticky ji dodáváme především ve formě elektřiny potřebné k výrobě vodíku.

Celý proces proto není způsobem, jak „získat energii z CO₂“.

To je zásadní rozdíl.

 

   Druhý poznatek: rozhodující surovinou je vodík

Uhlík můžeme získat z CO₂, ale bez dostatečného množství vodíku se proces nerozběhne.

Navíc není správné počítat pouze vodík, který nakonec zůstane zabudovaný v uhlovodíku. Při redukci CO₂ musí být odstraněn také kyslík, převážně ve formě vody. Skutečná spotřeba vodíku proto závisí na složení výsledných uhlovodíků i na konkrétní procesní cestě.

To je jeden z důvodů, proč může být rozdíl mezi laboratorním výpočtem a skutečnou průmyslovou bilancí značný.

 

   Třetí poznatek: 100 000 tun paliva už znamená velkou energetiku

Náš modelový závod vyrábějící 100 000 tun kapalného produktu ročně by při hustotě 0,75 kg/l vyrobil přibližně 133 milionů litrů paliva.

To znamená asi 365 000 litrů denně.

Taková výroba by vyžadovala řádově stovky tisíc tun CO₂ ročně a desítky tisíc tun vodíku ročně. Samotná elektrolytická výroba vodíku by při zvoleném předpokladu 52 kWh/kg H₂ znamenala spotřebu elektřiny kolem jedné terawatthodiny ročně.

To už není zařízení, které lze připojit k běžné průmyslové zásuvce.

Je to energetická infrastruktura.

A právě zde se ukazuje, proč je třeba o syntetickém palivu přemýšlet jinak než pouze jako o „novém druhu benzinu“.

 

   Čtvrtý poznatek: katalyzátor je pouze jedna část systému

Korejský výzkum je zajímavý právě tím, že ukazuje funkční cestu přes dva katalytické stupně.

První stupeň vytváří vhodné meziprodukty, druhý je následně převádí do požadované kapalné uhlovodíkové frakce.

Význam takového výsledku nespočívá v tom, že bychom objevili kouzelný katalyzátor, který jednoduše vložíme do továrny.

Skutečný průmyslový systém musí řešit celý řetězec:

Každý stupeň přidává energetické nároky, investiční náklady i potenciální místo poruchy.

Proto se při posuzování technologie nesmíme nechat oslnit jediným číslem, například vysokou selektivitou.

Vysoká selektivita je důležitá.

Není však totéž jako vysoká celková účinnost.

A už vůbec není totéž jako nízká cena výsledného paliva.

 

   Pátý poznatek: nejdříve musíme měřit

Proto má demonstrační zařízení význam i tehdy, pokud jeho palivo nebude konkurenceschopné cenou.

Jeho úkolem je zjistit skutečnost.

Potřebujeme vědět:

    • kolik CO₂ vstoupí do procesu,

    • kolik uhlíku skončí v kapalném produktu,

    • kolik vodíku se skutečně spotřebuje,

    • kolik elektřiny spotřebuje celý provoz,

    • jaká část energie připadá na elektrolýzu,

    • jaká na vlastní syntézu,

    • jaká na separaci a rafinaci,

    • jak dlouho vydrží katalyzátor,

    • jak často je nutná regenerace,

    • jaká je skutečná dostupnost zařízení,

    • a kolik stojí jeden litr produktu při provozu bez dotace.

Teprve potom můžeme seriózně rozhodovat o další velikosti závodu.

 

   Od demonstračního závodu k průmyslové výrobě

Rozumná cesta proto není:

Měla by vypadat spíše takto:

Každý stupeň má jiný úkol.

Laboratoř má dokázat chemickou cestu.

Pilot má dokázat dlouhodobý kontinuální provoz.

Demonstrační závod má ověřit energetickou a materiálovou bilanci v průmyslovém měřítku.

Teprve průmyslová jednotka má odpovědět na otázku ekonomiky.

Toto rozdělení je důležité také pro veřejné peníze.

Pokud stát nebo Evropská unie financují první demonstrační projekt, nemusí tím ještě financovat výrobu levného paliva. Financují především odstranění technického rizika.

To je legitimní důvod pro veřejnou podporu výzkumu a demonstrace.

Ale právě proto musí být podmínkou podpory zveřejnění měřených výsledků.

Ne pouze tisková zpráva.

Ne pouze instalovaný výkon.

Ne pouze množství vyrobených tun.

Ale úplná provozní bilance.

 

   Kde může mít syntetické palivo největší význam?

Z hlediska energetické účinnosti nedává smysl převádět elektřinu na kapalné palivo tam, kde lze stejnou službu zajistit přímo elektřinou.

To je jeden z důvodů, proč nelze syntetický benzin jednoduše postavit proti elektromobilu jako dvě technologicky rovnocenné varianty.

Elektromobil převádí elektřinu na mechanickou práci relativně přímo.

Syntetické palivo nejprve elektřinu převede na vodík, následně na chemickou energii uhlovodíku a teprve při spalování ji znovu převádí na mechanickou práci.

Energetická účinnost celého řetězce je proto nižší.

Kapalné palivo však nabízí vlastnost, kterou baterie nemá v jednoduché podobě:

A navíc existuje infrastruktura, která s kapalnými palivy umí pracovat.

Tady se otevírá prostor například pro:

    • letectví,

    • část těžké dopravy,

    • některé průmyslové procesy,

    • záložní energetické zdroje,

    • strategické zásoby,

    • a situace, kdy je nutné skladovat energii po velmi dlouhou dobu.

Neznamená to, že syntetické palivo bude nejlepší volbou ve všech těchto oblastech.

Znamená to pouze, že právě zde je třeba jeho přínos porovnávat nikoli pouze cenou za litr, ale také jeho skladovatelností, přepravitelností a energetickou hustotou.

   Syntetické palivo jako chemický akumulátor

Tento pohled je možná ze všech nejdůležitější.

Klasický akumulátor ukládá elektrickou energii přímo do elektrochemického systému.

Syntetické palivo ji ukládá prostřednictvím chemické syntézy do molekul uhlovodíku.

Rozdíl je v účinnosti, ale také ve způsobu skladování.

Baterie potřebuje vhodné elektrochemické články a jejich vlastní infrastrukturu.

Kapalné palivo můžeme uložit v nádrži.

Můžeme ho převézt cisternou.

Můžeme ho čerpat potrubím.

Můžeme ho skladovat měsíce nebo déle.

A můžeme ho použít v zařízeních, která už existují.

Proto může mít syntetické palivo strategickou hodnotu, která se nedá vyjádřit pouze cenou jednoho litru.

 

   Co se stane s uhlíkem?

Tady se dostáváme k další důležité otázce.

Jestliže použijeme CO₂ k výrobě paliva a potom palivo spálíme, uhlík se opět dostane do atmosféry ve formě CO₂.

Na první pohled tedy můžeme říci:

To však samo o sobě ještě neříká, zda je celý cyklus klimaticky neutrální.

Rozhodující je původ uhlíku i původ energie.

Jestliže jsme uhlík odebrali z atmosféry například pomocí DAC a následně ho po výrobě paliva opět vypustili, můžeme v principu vytvořit uzavřenější uhlíkový cyklus.

Jestliže jsme však použili CO₂ ze spalování fosilního uhlí a současně celý proces napájeli elektřinou vyráběnou z dalšího fosilního paliva, dostáváme zcela jinou bilanci.

Proto je nutné rozlišovat:

a

Nestačí říci, že palivo bylo „vyrobeno z CO₂“.

Musíme vědět, odkud CO₂ pocházel a jaká energie byla spotřebována na jeho přeměnu.

 

   A právě zde se uzavírá kruh

Na začátku článku jsme se dívali na rostoucí cenu benzinu a nafty.

Potom jsme se dostali ke katalyzátoru.

Od katalyzátoru jsme přešli k vodíku.

Od vodíku k elektrolyzéru.

Od elektrolyzéru k elektrárně.

Od elektrárny k ceně elektřiny.

Od CO₂ k uhlíkové bilanci.

A nakonec zpět k energetické bezpečnosti.

To není náhoda.

Je to problém celého průmyslového systému.

Potřebujeme uhlík.

Potřebujeme vodík.

Potřebujeme elektřinu.

Potřebujeme katalyzátory.

Potřebujeme reaktory.

Potřebujeme separaci a rafinaci.

Potřebujeme infrastrukturu.

A potřebujeme dostatečně levnou energii.

Teprve jejich společná bilance rozhodne, zda má technologie budoucnost.

 

   Co by tedy měla udělat Česká republika?

Nemusí se zavazovat k tomu, že za každou cenu postaví závod na výrobu statisíců tun syntetického benzinu.

Takový závazek by byl předčasný.

Měla by však mít vlastní technickou kompetenci.

To znamená podporovat výzkum katalyzátorů, vodíku, CO₂, Fischerovy–Tropschovy syntézy, methanolových cest i dalších technologií Power-to-X.

A především by měla mít možnost ověřit technologii v reálném provozu.

Český demonstrační projekt nemusí být evropským gigantem.

Může být relativně malý.

Jeho význam by byl v něčem jiném:

Pokud se ukáže, že technologie není ekonomická, budeme to vědět na základě měření.

Pokud se ukáže, že je ekonomická pouze při určité ceně elektřiny, budeme znát hranici.

Pokud bude fungovat pouze pro určité druhy CO₂, budeme vědět jaké.

Pokud bude katalyzátor potřebovat regeneraci každých několik tisíc hodin, budeme to vědět.

A pokud se ukáže, že syntetické palivo může být konkurenceschopné v určitém segmentu dopravy nebo jako strategická zásoba, budeme mít vlastní čísla, nikoli pouze výsledky zahraničních laboratoří.

To je možná nejcennější výsledek celého projektu.

 

   Nemusíme vědět, co bude za dvacet let

Energetická politika má jednu nepříjemnou vlastnost.

Rozhodnutí o infrastruktuře se často musí dělat dnes, přestože nevíme, jak bude vypadat energetika za deset nebo dvacet let.

Nemusíme proto dnes rozhodnout, zda bude v roce 2045 jezdit většina automobilů na benzin, baterie, vodík nebo nějakou technologii, kterou dnes ještě neznáme.

Můžeme však udělat něco mnohem praktičtějšího.

Můžeme si udržet možnost volby.

A možnost volby nevzniká politickým prohlášením.

Vzniká technickým know-how, průmyslovou kapacitou a vlastními daty.

Pokud budeme mít vlastní výzkum, vlastní katalyzátory, vlastní zkušenost s elektrolýzou, vlastní zařízení na zachycování CO₂ a vlastní zkušenost s kontinuální syntézou, budeme schopni reagovat na změnu podmínek.

Pokud tuto kompetenci mít nebudeme, budeme technologii nakupovat od někoho jiného.

A potom už nebude rozhodovat pouze cena.

Rozhodovat bude také dostupnost.

 

   Závěr: nejde o nový benzin. Jde o novou možnost.

Katalytická přeměna CO₂ na kapalné uhlovodíky není zázračný způsob, jak vyrobit levnou energii.

Není to ani jednoduchá náhrada ropy.

A není to technologie, která by automaticky řešila všechny problémy dopravy.

Je to však zajímavý způsob, jak propojit několik technologií, které už dnes existují:

Největší otázkou proto není, zda lze z CO₂ vyrobit kapalný uhlovodík.

To už víme.

Otázkou je:

Na tyto otázky může odpovědět pouze dlouhodobý kontinuální provoz.

A právě proto bychom měli začít nikoli velkou továrnou, ale dobře navrženým demonstračním zařízením.

Jeho cílem by nemělo být dokazovat, že syntetické palivo je levnější než ropa.

Jeho cílem by mělo být zjistit, za jakých podmínek může být technicky, energeticky a ekonomicky smysluplné.

Pokud se to podaří, získáme novou technologickou možnost.

Pokud se to nepodaří, získáme stejně důležitou informaci: budeme vědět, kam peníze neposílat.

V obou případech je výsledek užitečný.

Protože v energetice je často nejdražší nikoli technologie, která se ukáže jako neúspěšná.

Nejdražší je technologie, o jejíchž skutečných vlastnostech jsme se nikdy nepokusili zjistit pravdu.

 

   Technická příloha: jak číst energetickou a materiálovou bilanci

Čísla použitá v předchozím textu nejsou ekonomickým projektem konkrétního závodu. Jsou měřítkovým modelem, jehož úkolem je ukázat řád velikosti jednotlivých toků.

To je důležité zdůraznit.

Pokud například řekneme, že závod vyrobí 100 000 tun kapalného produktu ročně, neříkáme tím, že takový závod bude skutečně spotřebovávat přesně určité množství elektřiny. To bude možné určit až po znalosti konkrétního procesu, katalyzátorů, pracovních tlaků a teplot, účinnosti elektrolýzy, způsobu separace a dalších parametrů.

Model pouze ukazuje, co znamená taková výroba z hlediska měřítka.

   1. Přepočet tun paliva na litry

Uvažujme:

    • výrobu 100 000 t kapalného produktu za rok,

    • průměrnou hustotu 0,75 kg/l.

Protože jedna tuna obsahuje 1 000 kg, dostáváme:

100 000 000 kg / 0,75 kg/l = přibližně 133,3 milionu litrů za rok.

Při rovnoměrné výrobě po celý rok je to:

133,3 mil. l / 365 ≈ 365 000 litrů denně.

Za hodinu tedy přibližně:

365 000 / 24 ≈ 15 200 litrů.

Takový závod by tedy v průměru vyráběl asi 15 tisíc litrů kapalného produktu každou hodinu.

To je již měřítko menší rafinerie, nikoli laboratorního zařízení.

 

   2. Kolik uhlíku je v produktu?

Pro zjednodušený model uvažujme uhlovodík s poměrem H/C přibližně 1,9.

Jeho hmotnostní podíl uhlíku je potom přibližně 86 %.

V jednom litru produktu o hmotnosti 0,75 kg je tedy přibližně:

0,75 × 0,86 ≈ 0,64 kg uhlíku.

Pokud tento uhlík pochází výhradně z CO₂, musí být do procesu přivedeno odpovídající množství oxidu uhličitého.

Poměr molárních hmotností CO₂ a uhlíku je:

44 / 12 = 3,67.

Potřebné množství CO₂ proto vychází přibližně:

0,64 × 3,67 ≈ 2,36 kg CO₂ na litr produktu.

Pro 133,3 milionu litrů ročně je to přibližně:

133,3 mil. × 2,36 kg ≈ 315 000 tun CO₂ ročně.

To znamená průměrně asi:

Číslo je důležité především z praktického hlediska.

Kdo chce vyrábět 100 000 tun syntetického paliva ročně, musí mít zajištěn kontinuální zdroj CO₂ v řádu desítek tun za hodinu.

Nestačí tedy říci:

„CO₂ je všude kolem nás.“

Ano, je.

Ale průmyslový závod potřebuje CO₂ v konkrétní koncentraci, čistotě, tlaku a průtoku.

 

   3. Vodík: proč jednoduchý výpočet nestačí

Právě zde vzniká nejčastější chyba při zjednodušování celé technologie.

Když spočítáme pouze vodík, který je obsažen ve výsledném uhlovodíku, dostaneme číslo kolem 0,107 kg H₂ na litr pro uvažované složení produktu.

To však není celková procesní spotřeba vodíku.

Při přeměně CO₂ na uhlovodík je nutné odstranit kyslík z CO₂. Ten odchází převážně ve formě vody. Část přivedeného vodíku se tedy do výsledného paliva vůbec nedostane.

Pro zjednodušenou celkovou reakci:

n CO₂ + (n + m/4) H₂ → CₙHₘ + 2n H₂O

je vidět, že vodíku je zapotřebí více, než odpovídá samotnému obsahu vodíku v konečném uhlovodíku.

Pro průměrný poměr H/C kolem 1,9 vychází orientačně spotřeba přibližně:

Při hustotě 0,75 kg/l je to:

0,212 × 0,75 ≈ 0,159 kg H₂ na litr.

Pro 133,3 milionu litrů ročně tedy přibližně:

133,3 mil. × 0,159 kg ≈ 21 200 tun H₂ ročně.

Toto číslo je třeba chápat jako zjednodušenou stechiometrickou bilanci, nikoli jako výrobní normu konkrétního katalytického procesu.

Skutečná spotřeba může být vyšší v důsledku vedlejších reakcí, ztrát, recyklace, purgí a dalších procesních potřeb.

 

   4. Jak velký elektrolyzér je potřeba?

Použijeme-li pouze pro orientaci měrnou spotřebu 52 kWh/kg H₂:

21,2 mil. kg × 52 kWh/kg ≈ 1,10 TWh ročně.

To odpovídá průměrnému příkonu přibližně:

1,10 TWh / 8 760 h ≈ 126 MW.

Ale pozor.

126 MW není automaticky výkon instalovaného elektrolyzéru.

Pokud by zařízení pracovalo s průměrným využitím 50 %, musel by být instalovaný výkon přibližně dvojnásobný:

Při 40% využití by byl potřebný výkon přibližně:

Při 60% využití přibližně:

Tady se dostáváme k velmi důležitému problému celého konceptu.

 

   Levná elektřina nestačí. Musí jí být také dost.

Představme si, že bychom chtěli provozovat elektrolyzér především z proměnlivé výroby větrných a fotovoltaických elektráren.

Pak může být elektřina v některých hodinách velmi levná nebo dokonce přebytečná.

Jenže katalytický závod může mít zájem o relativně stabilní provoz.

Vzniká proto potřeba mezi oběma světy vytvořit časový nárazník.

Jednou z možností je zásobník vodíku.

Jinou možností je flexibilní provoz celého chemického procesu.

A v praxi bude pravděpodobně potřeba kombinace obou přístupů.

   5. Jak velký zásobník vodíku?

Při průměrné spotřebě přibližně 2,4 tuny H₂ za hodinu by zásoba pro:

    • 1 hodinu představovala asi 2,4 t,

    • 10 hodin asi 24 t,

    • 24 hodin asi 58 t,

    • 3 dny asi 174 t,

    • 10 dní asi 580 t.

To už jsou značná množství.

Neznamená to, že průmyslový závod musí mít zásobu na deset dní. Záleží na způsobu připojení k elektrické síti, vlastním zdroji elektřiny, charakteru výroby a schopnosti syntézy měnit výkon.

Výpočet pouze ukazuje, jak rychle roste velikost zásobníku, když chceme oddělit proměnlivou výrobu vodíku od relativně stabilní výroby paliva.

 

   6. Kolik stojí samotný vodík?

Při ceně elektřiny 50 €/MWh odpovídá 52 kWh/kg H₂ pouze elektřina potřebná k výrobě jednoho kilogramu vodíku přibližně:

52 × 0,05 € = 2,60 €/kg H₂.

Při 100 €/MWh:

52 × 0,10 € = 5,20 €/kg H₂.

Při 150 €/MWh:

52 × 0,15 € = 7,80 €/kg H₂.

A to stále není cena vodíku dodaného do syntetizačního reaktoru.

Musíme připočítat:

    • investici do elektrolyzéru,

    • jeho údržbu,

    • vodu,

    • úpravu vody,

    • kompresi,

    • skladování,

    • případné čištění,

    • náklady na elektrickou přípojku,

    • a ztráty.

Proto je cena elektřiny jedním z nejdůležitějších parametrů celého projektu.

 

   7. Kolik stojí samotné CO₂?

Pokud potřebujeme přibližně 2,36 kg CO₂ na litr a cena upraveného CO₂ by byla například 50 €/t, pak:

2,36 kg × 0,05 €/kg = 0,118 €/l.

Při 100 €/t:

Je tedy zřejmé, že cena CO₂ může být významná, ale v mnoha scénářích nebude jedinou ani dominantní položkou.

U DAC je situace ještě složitější.

Atmosférický CO₂ je velmi zředěný. Pro získání jedné tuny CO₂ musíme zpracovat obrovské množství vzduchu.

Koncentrovaný CO₂ z průmyslového zdroje může být proto pro první demonstrační závod podstatně praktičtější.

To ovšem neznamená, že je vždy klimaticky výhodnější.

Je třeba hodnotit celý životní cyklus zdroje.

 

   8. Co vlastně znamená 20 kWh na litr?

V předchozí části jsme jako ilustraci použili hodnotu 20 kWh/l.

Při výrobě 133,3 milionu litrů by to představovalo:

133,3 mil. × 20 kWh ≈ 2,67 TWh ročně.

Průměrný příkon celého závodu by potom byl asi:

Toto číslo je vhodné používat pouze jako modelový scénář.

Není to změřená hodnota korejské technologie.

Není to nabídka dodavatele.

Není to projektová dokumentace.

A není to ani tvrzení, že každý závod na syntetická paliva bude potřebovat právě 20 kWh na litr.

Skutečnou hodnotu musí dát energetická bilance konkrétní technologie.

To je třeba v článku zdůraznit, protože právě zde by mohl čtenář jinak zaměnit ilustrativní výpočet za technický parametr.

 

   Co by měl český projekt dokazovat?

Celou předchozí úvahu lze převést do několika experimentálních otázek.

 

   Otázka první: Kolik CO₂ se skutečně přemění?

Nestačí měřit průtok CO₂ na vstupu.

Musíme znát také složení výstupního plynu a množství uhlíku ve všech produktech.

Jinak nevíme, zda uhlík skutečně skončil v kapalném palivu, nebo odešel jako CO, CO₂, methan či jiný vedlejší produkt.

 

   Otázka druhá: Kolik vodíku skutečně spotřebujeme?

To je jeden z klíčových údajů.

Musíme rozlišit:

a

Rozdíl tvoří mimo jiné vodík potřebný pro vznik vody a ztráty či vedlejší reakce.

 

   Otázka třetí: Kolik energie potřebujeme?

Musíme měřit nejen příkon elektrolyzéru.

Celková energetická bilance musí zahrnout celý závod.

Jinak bychom mohli tvrdit, že vyrobíme vodík s určitou účinností, ale přehlédnout, že jeho komprese, syntéza, separace a rafinace spotřebují další značné množství energie.

 

   Otázka čtvrtá: Jak dlouho vydrží katalyzátor?

Laboratorní experiment může trvat desítky hodin.

Průmyslový závod musí pracovat tisíce a ideálně desetitisíce hodin.

Katalyzátor může postupně ztrácet aktivitu.

Může se zanášet.

Mohou se měnit jeho vlastnosti.

Může být nutná regenerace.

A regenerace znamená další odstávku i další náklady.

Proto je údaj:

jen jedním bodem celé informace.

Stejně důležitý je údaj:

   Jedna hodnota je důležitější než 97 %

Pokud bych měl z celého článku vybrat jedinou technickou zásadu, byla by to tato:

Můžeme mít vynikající selektivitu, ale malou konverzi.

Můžeme mít vysokou konverzi, ale velkou spotřebu energie.

Můžeme mít vysokou výtěžnost, ale katalyzátor může vydržet pouze několik set hodin.

Můžeme mít vynikající katalyzátor, ale elektřina může být příliš drahá.

A můžeme mít levnou elektřinu, ale nedostatek CO₂ nebo vodíkové infrastruktury.

Průmyslový proces je proto vždy výsledkem kompromisu mezi:

Teprve jejich společné vyhodnocení dává odpověď.

 

   A konečně: co by bylo skutečným úspěchem?

Úspěchem by nebylo oznámit, že český demonstrační závod vyrobil první tisíc litrů syntetického benzinu.

To je mediálně zajímavé, ale technicky málo vypovídající.

Skutečným úspěchem by bylo, kdyby po několika letech provozu existovala veřejně kontrolovatelná bilance:

A k tomu přesně definované podmínky, za kterých byly hodnoty naměřeny.

Pak bychom konečně měli něco, co dnes často chybí:

A ta mohou mít pro průmysl větší cenu než další laboratorní rekord.

 

   Poslední věta

Katalytická přeměna CO₂ na kapalná paliva tedy není otázkou toho, zda umíme vyrobit uhlovodík.

Umíme.

Otázkou je, zda ho umíme vyrábět dostatečně účinně, dostatečně dlouho, v dostatečném množství a za podmínek, které dávají ekonomický nebo strategický smysl.

Na tuto otázku už chemická rovnice nestačí.

Musí odpovědět průmyslový provoz.