Jak vytrhnout molekule rtuti dva elektrony

Vždy mě fascinoval ten paradox, který spočívá v proměně našeho vztahu k uhelným elektrárnám za poslední století. Zatímco v době, kdy se z komínů valilo dnes již nepředstavitelné množství škodlivin, šlo o symbol pokroku (ať už prvorepublikového či budovatelského), v současnosti, kdy většinu areálů zabírají ekologizační technologie za miliardy a do ovzduší směřuje o dva řády méně emisí, jsou uhelné zdroje terčem všeobecného despektu.

Přitom málokterý obor se může pochlubit tak úspěšným aplikovaným výzkumem s jednoznačnými výsledky. Posuďte sami: Provozovatelé postupně nainstalovali odlučovače jemných prachových částic, odsíření a tzv. denitrifikaci, čímž významně snížili množství znečišťujících látek, které mají prokazatelně bezprostřední dopady na životní prostředí či zdraví obyvatel - jemné prachové částice, oxid siřičitý a oxidy dusíku (lidé z branže někdy těmto látkám přezdívají familiárně „Svatá trojice“).

Abychom byli spravedliví, je třeba kápnout božskou a přiznat, že v oblasti emisí skleníkových plynů se nepodařilo vymyslet skoro nic, a to, co se vymyslelo, je tak investičně i technicky náročné, že to pravděpodobně najde do budoucna uplatnění maximálně v průmyslu.

A pak tu máme jednu oblast, která dlouho stála ve stínu naléhavějších ekologizačních investic a čekala na vhodnou dobu: Rtuť. Těžký, toxický kov, někdy přezdívaný živé stříbro. Prvek, který známe prakticky jen ze zubních náhrad ve formě amalgámů a z lékařských teploměrů. A taky škodlivina, jejíž suverénně největším zdrojem jsou právě uhelné elektrárny a teplárny.

V čem je problém? Provozovatelé si poradili s jinými svinstvy, proč by nezvládli i rtuť? Laskavý čtenář promine, vysvětlení bude vyžadovat trochu chemie. Při spalování uhlí se rtuť odpaří, a protože se stává plynem, který nelze rozpustit ve vodě a neváže se na pevné částice, dostat ji v této formě ze spalin je prakticky nemožné. Proto je třeba ji z této molekulární podoby nějak transformovat, aby byla schopna se spojit s něčím, co už chytit umíme – třeba s již zmíněnými prachovými částicemi. Třeba z ní vytrhnout dva elektrony a proměnit ji na kationt Hg2+, který má úžasnou schopnost přilepit se na částice, které jdou zrovna kolem.    

Jenomže přinutit rtuť, aby se vzdala dvou elektronů, je docela komplikovaná věc. Cožpak o to, v laboratorních podmínkách to zase není taková věda, ale v uhelné elektrárně, která chrlí každou hodinu do ovzduší stovky tisíc kubíků spalin, už to docela věda je. A tady paradoxně hraje proti nám fakt, že rtuti je v tom obrovském proudu hrozně málo – objemový poměr (nebo spíš nepoměr) je přibližně 1 : 100 000 000. Co to znamená? Představte si, že do klasického plaveckého bazénu o délce 50 metrů nalijete lžičku džusu, počkáte, až to plavci ve vodě řádně promíchají a pak požádáte plavčíka, jestli by byl tak laskav a bazén ve vteřině vyčistil.

Přestože se na rtuť dlouho zapomínalo, výzkum a vývoj už vygeneroval nějaká řešení – velmi progresivní byli v této oblasti hlavně Američané se svými černouhelnými zdroji. Bohužel se však v praxi ukázalo, že neexistuje žádná univerzální technologie, která by na všech zařízeních fungovala stejně spolehlivě a efektivně. Rtuť se dokonce může chovat různě i ve dvou sousedních blocích jedné elektrárny.

Co s tím? Nezbývá, než hledat, zkoušet, zkoumat, konzultovat a nakonec velmi opatrně a racionálně investovat. Někde funguje aktivní uhlí, jinde Gore Tex (ano, to je ten samý materiál, co máte v pohorkách) a ještě jinde aditivum na bázi solného roztoku. Přitom jde ve všech případech o investičně i provozně velmi nákladné technologie, takže se hledá kombinace řešení, která by byla nejen technicky, ale i ekonomicky uspokojivá.

Naše Elektrárna Chvaletice nedávno oznámila, že je po čtyřech letech intenzivního aplikovaného výzkumu na dobré cestě ke splnění nových emisních limitů na rtuť. „Tajnou přísadu“, která to má umožnit, přitom rozhodně neobjevila sama – na projektu se podílelo jen namátkou České vysoké učení technické, Vysoká škola báňská, Západočeská univerzita i Ústav chemických procesů Akademie věd ČR.

Ani tento úspěch uhelnou energetiku jako takovou pochopitelně nezachrání. Doba volá po dekarbonizaci, výstavbě jaderných bloků a rozvoji obnovitelných zdrojů energie a akumulace. Na druhou stranu je nezpochybnitelné, že tato energetická transformace (v historickém kontextu bezprecedentní!) bude ještě mnohem náročnějším úkolem než nějaká rtuť, takže se bez uhelných elektráren a tepláren tak jako tak ještě dlouho neobejdeme. Tak zkusíme mezitím aspoň odbourat ten despekt?