Az Ön terveiben hangsúlyosan szerepelnek az
energiával kapcsolatos kutatások, ezen belül is a megújuló energiák
hasznosítása. Konkrétan milyen irányokban gondolkodik ezen a
területen? Vannak-e csírájukban már létező eredmények az intézetben,
amiket továbbfejlesztene, vagy teljesen új irányba indulna el?
A nanotechnológia orvosi, műszaki, elektronikai, élelmiszeripari
felhasználása folyamatosan és alapjaiban alakítja át életünket. Az
intézet kutatása természetesen nem ölelheti fel a területet teljes
sokszínűségében. Erőinket két részterületre összpontosítjuk: a
nanorendszerek orvosi célú felhasználásának fejlesztésére, illetve a
„tiszta” energia és környezet egymással összefüggő kérdéseire. Orvosi
célokra gyógyszermolekulák irányított bevitelére pórusos és nem
pórusos, módosított felületű, szervetlen nanorészecskéket, vezikuláris
és hibrid rendszereket állítunk elő. Vizsgáljuk a nanorendszerek
toxicitását és az irányított gyógyszerleadás módozatait. Az
alábbiakban a hozzám közelebb álló, terveinkben nagyobb hangsúllyal
megjelenő megújuló energia-, elsősorban biomassza-hasznosítás folyó és
tervezett kutatásáról adok rövid áttekintést.
A kőolaj- és földgázhasználat, közismert okok
miatt, a világ számos országában, így Magyarországon is
nemzetbiztonsági, gazdasági és környezeti kockázatot jelent. Megoldás
lehet a kimeríthetetlen energiaforrások, a nap- és a szélenergia, a
földhő, illetve a megújuló biomassza kémiai energiájának nagyobb
arányú hasznosítása, az energiatakarékos technológiák elterjesztése, a
hatékonyabb eljárások alkalmazása az említett energiák átalakítására
elektromos energiává, a biomassza átalakítása vegyipari alapanyagokká
és termékekké, továbbá energiahordozóvá, nevezetesen gázzá (előnyösen
metánná) vagy motorhajtóanyaggá. A magyar mezőgazdaság jelentős
mennyiségű biomasszát termel, aminek az ésszerű, kémiai és energetikai
hasznosításával foglalkozni kell.
Tehát a biomassza témája is foglalkoztatja. A jövő energiáit miért
éppen ezeken a területeken tartja fontosnak keresgélni?
Távlatilag a biomassza mint nyersanyag egyre több területen fogja
helyettesíteni a kőolajat, kialakulhat az egymásra épülő,
biomassza-alapú energia-, motorhajtóanyag- és vegyiparitermék-gyártás,
amit a kőolaj-finomító mintájára akár biofinomítónak is nevezhetünk
majd. Természetesen, hosszú időt vesz igénybe míg idáig eljutunk, de
ne felejtsük el, hogy a kőolajfeldolgozó-ipar mai szintjére mintegy
százhúsz-száznegyven év alatt jutott. A petrolkémiai ipar elért
sikerei nagyrészt a kőolaj-feldolgozás folyamatainak és a feldolgozás
során lejátszódó kémiai átalakulások mechanizmusának tudományos
megismerésén alapulnak. A biomasszát feldolgozó ipar sem nélkülözheti
a biomassza-összetevők és átalakítási folyamatok mélyreható tudományos
megismerését.
Fontos feladat a biomassza hatékonyabb energetikai
és kémiai hasznosításának tudományos megalapozása; az intézet
hozzájárulása az új technológiák hazai bevezetéséhez és
elterjesztéséhez. A kutatás-fejlesztés során az intézet meglévő
infrastruktúrájára, valamint a petrolkémiai ipar szolgálatában
szerzett, a szénhidrogén-átalakítások folyamatairól felhalmozott
tudományos ismereteinkre támaszkodhatunk. A biomassza termokémiai és
biokémiai konverziójával nem szándékozunk foglalkozni, sokkal inkább a
hasznosítás katalitikus vonatkozásaival.
A nanokémia szempontjából
mit és miért tart fontosnak?
Sokat várunk a nanokémia fejlődésének köszönhető új anyagok és
módszerek alkalmazásától. Intézetünk számottevő eredményeket tud
felmutatni az új anyagok és anyagrendszerek előállítása terén. Ezek
közül megemlítem a fém, a fémoxid és szén nanorészecskék előállítását,
a hordozó felületén rögzített nanorészecskék, nanostruktúrák és
bevonatok kialakítását, az egységes méretű, mikro- vagy nanopórusokat
rendezett formában, például hierarchikus elrendeződésben tartalmazó
szervetlen, szilárd anyagokat. Ezt a munkát folytatni kívánjuk, új
eljárásokra, anyagokra és készítményekre alapozva bevonatokat,
membránokat, szenzorokat és katalizátorokat fejlesztünk. Jónéhány
kutatónk témája a nanokémia, az anyagtudomány, az elektrokémia és a
katalízis határterületeihez köthető, terveinket tudásukra,
módszereikre és meglévő eszközeinkre építhetjük.
Az élelmiszerként és takarmányként is szolgáló mezőgazdasági termékek
energetikai-kémiai hasznosítása több problémát idézett elő, mint
amennyit megoldott. Mit gondol, el lehet nyerni
a közvélemény támogatását a biológiai eredetű
nyersanyagok fokozottabb energetikai hasznosításához? Mit tehetnek
ennek érdekében
a kutatók?
Az Európai Unió megújuló erőforrásokra vonatkozó szabályozását és a
hozzá rendelt jelentős, az intézet számára elérhetővé váló, hazai és
uniós kutatás-fejlesztési pályázati forrásokat tekintve a fenti
kutatási irány kijelölése ésszerűnek látszik. Kevésbé egyértelmű, hogy
vajon elérhetők-e a biomassza hasznosításától várt társadalmi,
gazdasági és ökológiai célok, mint például a vidékfejlesztés
elősegítése, illetve a klímaváltozás lelassítása. A kétségek nagyrészt
a fa erőművi elégetéséhez és az úgynevezett első generációs
bioüzemanyagok, a bioetanol és a biodízel (a növényolajok vagy zsírok
átészteresítésével kapott termék) előállításához és felhasználásához
kapcsolódnak. Az említett üzemanyagokat élelmiszerként és
takarmányként is hasznosítható, a bioüzemanyag-gyártás számára csak
korlátozott mennyiségben rendelkezésre álló, cukor-, keményítő- vagy
olajtartalmú anyagokból, például gabonából vagy növényolajból állítják
elő. Kétséges, hogy az általánosan alkalmazott mezőgazdasági- és
kémiai technológiák mellett az említett bioüzemanyagokból nyerhető-e
egyáltalán annyi energia, amely teljes termelési lánc energiaigényénél
nagyobb. Az is vita tárgya, hogy a bioetanol és a biodízel növekvő
mértékű használatával lassítható-e az üvegházhatású gázok
felhalmozódása az atmoszférában. Nyilvánvaló, hogy a nyersanyagbázis
szélesítésével, az alkalmazottaknál nagyobb hatásfokú technológiák
elterjesztésével és új termékek bevezetésével lehet csak a
bioüzemanyagokkal kapcsolatos fenntartásokat lassan eloszlatni.
Intézetünk biztosítani tudja az ehhez nélkülözhetetlen tudást és
kutatási hátteret.
A közeljövőben a legnagyobb kihívást a jelenleg
alkalmazott cseppfolyós motorhajtóanyagok kiváltása jelenti
egyenértékű vagy kedvezőbb tulajdonságú, biológiai eredetű
alapanyagból előállított cseppfolyós energiahordozóval. A
bioenergetika számára a fent említett biológiai eredetű anyagoknál
lényegesen nagyobb a jelentősége a nagy mennyiségben rendelkezésre
álló lignocellulóznak, elsősorban a faipari és mezőgazdasági
hulladékoknak, valamint az állati fehérje tartalmú vágóhídi és
élelmiszeripari hulladékoknak. A biomassza egyik fontos jellemzője az
eredettől függő sokféleség. Szemben a kőolajjal – mely lényegében
szénhidrogénekből áll, heteroatom tartalma (S, N, O, fémek) viszonylag
alacsony, míg kéntartalma a legnagyobb, de jellemzően <5 tömeg % – a
biomassza heteroatom-tartalma nagy: a növényi eredetű anyagokra a
magas oxigéntartalom (10–50 tömeg %), az állati eredetű anyagokra a
magas nitrogéntartalom (~6–10 %) a jellemző. További lényeges
különbség, hogy a legtöbb biomassza gyakorlatilag nem tartalmaz ként.
A kőolaj-alapú motorhajtó anyagokkal egyenértékű termék előállítása
lényegében azt jelenti, hogy a biomasszából el kell távolítani a
heteroatomokat, és ki kell alakítani a motorhajtó anyagokra jellemző
szénhidrogéneket. Kétféle stratégia vázolható fel: az egyik a
biomassza szén-monoxid/hidrogén eleggyé (szintézisgázzá)
konvertálásával, majd a szintézisgázból a szénhidrogének katalitikus
folyamatban történő újraépítésével (Fischer–Tropsch-szintézis) számol,
a másik pedig a biológiai nyersanyagban meglévő szén–szén és
szén–hidrogén kötések szükséges és lehetséges mértékű megőrzésével.
|