Vybrané články
z týdeníku The Economist

Magnetická přitažlivost kyslíku

Vědci se pokoušejí oddělit kyslík ze vzduchu pomocí magnetů. Když to bude fungovat, dramaticky to tento životně důležitý plyn zlevní.

Magnetická přitažlivost kyslíku
ilustrační foto | Profimedia.cz

Kyslík je životně důležitý. Doslova pro nás pro všechny, protože potřebujeme dýchat, a ještě víc pro pacienty v nemocnicích. A přeneseně pro nejrůznější průmyslová odvětví od ocelářství po farmacii, která kyslík využívají při nejrůznějších technologických postupech. Trh s tímto plynem je proto obrovský. Různé odhady jej v roce 2019 ocenily na 28 až 49 miliard dolarů.

Mohl by však být ještě větší. Sérií chemických reakcí, při nichž se mimo jiné použije kyslík a pára, lze fosilní paliva jako uhlí a zemní plyn přeměnit na vodík (tedy zdroj energie) a oxid uhličitý, který lze oddělit a uložit pod zem. To by otevřelo cestu k jejich dalšímu využívání ve světě omezených emisí skleníkových plynů. Vyžadovalo by to však levný a bohatý zdroj kyslíku. Proto se americké ministerstvo energetiky rozhodlo podpořit projekt, který chce pomocí magnetů čerpat kyslík z atmosféry.

Kudy na kyslík

Suchý vzduch je směsí 21 procent kyslíku, 78 procent dusíku a jednoho procenta argonu a stopového množství dalších plynů, jako je oxid uhličitý. V současné době se většina čistého kyslíku na světě vyrábí zkapalněním a následnou destilací vzduchu, při níž dojde k rozdělení na jednotlivé složky. To se provádí ve velkých továrnách.

Dalším zdrojem kyslíku, méně čistého, jsou malá mobilní zařízení zvaná kyslíkové koncentrátory. Ty buď nasávají dusík do porézního materiálu zvaného zeolit, čímž dosahují 90procentní čistoty kyslíku, nebo ženou vzduch přes membrány, které propouštějí více jednoho plynu než druhého a výsledkem je pak o něco koncentrovanější směs. Alternativa v podobě magnetické separace je duchovním dítětem Johna Vetrovece, šéfa technologické firmy Aqwest, která sídlí v coloradském Larkspuru.

Kyslík sice nelze trvale zmagnetizovat jako například kovy, ale magnetické pole jej přitahuje. To znamená, že pokud proženeme vzduch magnetickým polem, soustřeďuje se kyslík v místech, kde je pole nejsilnější. Jedná se jen o mírné zvýšení koncentrace. Ovšem pokud se na kyslík bohatší část vzdušného proudu oddělí od té na kyslík chudší a celý proces se opakuje znovu a znovu, lze dosáhnout užitečné čistoty. A doktor Vetrovec se domnívá, že ví, jak na to. 

Při předchozím pokusu používala jiná skupina vědců pulzní elektromagnety. Museli však pracovat s vysokotlakým vzduchem, což je drahé, a i pořízení a následný provoz elektromagnetů byly dost nákladné. Doktor Vetrovec hodlá svůj trik provést při normálním atmosférickém tlaku a použít permanentní magnety. Obě tyto modifikace významně snižují spotřebu elektřiny při procesu. Jedinou pohyblivou částí celého systému je vlastně fukar, který do přístroje vhání vzduch.

Je to plyn

Kouzelnou přísadou, kterou přináší na večírek Aqwest, je soubor struktur zvaných mikrokanály. Jedná se o trubičky o průměru menším než jeden milimetr, jimiž má proudit tekutina nebo plyn. Klíčové je, že jejich malý vnitřní průměr zajistí laminární proudění jakékoli kapaliny. Přeloženo z fyzikální hantýrky: Znamená to, že nevyvolají žádné turbulence, a jejich obsah se tedy nebude mísit. Díky tomu by měly v přístroji fungovat jako separátory plynu.

První výsledky nevypadají na první pohled nijak impozantně. Prototypy dokázaly při jednom průchodu zvýšit koncentraci kyslíku o 0,1 procenta, i když doktor Vetrovec se domnívá, že se svým týmem dosáhne až hodnoty 0,4 procenta. Klíčem je však opakování. Jako v příběhu o vezírovi, který jako odměnu za své služby svého sultána požádal o zrnko rýže na prvním políčku šachovnice, o dvě na druhém, čtyři na třetím a tak dále, se koncentrace kyslíku při každém opakování rychle zvyšuje. Třicet průchodů při vyšším tempu koncentrace by mohlo přinést 90procentní čistotu – a ta už je komerčně využitelná.

Jestli bude tato technologie levnější než zavedené alternativy a jestli skutečně zachrání kůži fosilním palivům, se teprve ukáže. Ale některé varianty zelené budoucnosti počítají s využíváním velkého množství vodíku, takže lepší metody jeho výroby určitě přijdou vhod. A všichni ti, kteří kyslík používají, určitě uvítají jakýkoli levnější zdroj. Myšlenka, že by se k tomu daly použít magnety, zní lákavě.

© 2021 The Economist Newspaper Limited
All rights reserved. Publikováno na základě licence s The Economist, přeloženo týdeníkem Hrot.
Originální článek v angličtině najdete na www.economist.com.