Kemičar se u laboratoriju približio moći Midina dodira

Novi bi proces mogao otvoriti novu eru tehnologija Novi bi proces mogao otvoriti novu eru tehnologija

Alkemija današnjice željezu daje moći platine.

U laboratoriju na moderno uređenom Odsjeku za kemiju Sveučilišta Princeton znanstvenici tragaju za neuhvatljivom silom - alkemijom. U prošlosti su alkemičari uzalud pokušavali pretvoriti obične metale poput željeza i olova u dragocjene metale poput zlata i platine.

Profesor Paul Chirik uspio je ostvariti pomak u toj drevnoj potrazi. Naime, tridesetdevetogodišnji Chirik otkrio je kako željezo može funkcionirati kao platina u kemijskim reakcijama koje su ključne za proizvodnju čitavog niza temeljnih materijama. Iako, nažalost, grumen željezne rude ne može pretvoriti u hrpicu vrijednog nakita, njegova je verzija alkemije znatno praktičnija, a njezina korist dalekosežna. Novi bi proces mogao otvoriti novu eru tehnologija fleksibilne proizvodnje, a tvrtkama omogućiti da se klone oskudnih elemenata jer su skupi i jer je njihova nabava ekološki i geopolitički riskantna. "Nijedan kemičar ne misli da vlada oskudica litija", kaže Chirik, "no što će se dogoditi ako se litijski akumulatori nađu u svakom automobilu? Upravo zato kemija mora biti korak ispred događaja i moramo osmisliti prilagodljiva rješenja".

Unatoč trošku i relativnoj oskudici dragocjenih metala poput iridija, platine i rodija, oslanjamo se na njim u proizvodnji koječega - od traperica i piva do lijekova i gorivih ćelija. Ti se elementi koriste u katalizi kao spojevi koji potiču ili omogućavaju kemijske reakcije. Chirik radi s otopljenim katalizatorima koji su umiješaju u konačni proizvod. Molekule katalizatora rasplinjuju se tijekom reakcije. Tako se, na primjer, otopina koja sadrži platinu koristi u proizvodnji silikonskih emulgatora, spojeva koji se nalaze u kozmetici, kuhinjskoj opremi i ljepilu. Sićušne količine tog skupog metala raspršene su u svim tim proizvodima. Čak i vaše traperice sadrže čestice platine. "Neće nam ponestati platine", kaže Matthew Hartings, kemičar s Američkog sveučilišta u Washingtonu, "no ovaj proces platinu troši na neodrživ način." Chirikova kemija molekulu željeza ugrađuje u drugu, organsku molekulu nazvanu ligand ili ključ. Ligand mijenja broj elektrona koji su dostupni za stvaranje veza i služi kao podloga za oblikovanje molekule.

"Geometrija je vrlo važna u kemiji", kaže Hartings. Chirikovi "ligandi željezu pomažu da budu u pravom geometrijskom obliku za omogućavanje reakcija". Osim željeza Chirikov laboratoriji radi i s kobaltom, koji je nalazi pored željeza u periodnom sustavu elemenata. Pomoću kobalta, kaže Chirik, znanstvenici su stvorili "posve novu reakciju koju dosad nitko nije vidio". Tom se reakcijom od jeftinih sirovina proizvode nove vrste plastike. Međutim, cijena kobalta porasla je otkako se laboratorij počeo baviti istraživanjem zbog toga što se koristi u baterijama za uređaje poput iPada i iPhonea. "iPad je potpuno promijenio cijenu kobalta", kaže Chirik, "pa je nekadašnje smeće danas blago." Iako bi porast troškova mogao smanjiti gospodarsku korist Chirikovih kobaltnih materijala, čini se da samo potvrđuju njegovu početnu tvrdnju o potrebi za fleksibilnošću. Roderick Eggert, profesor ekonomije i poslovanja s Rudarskog fakulteta u Coloradu, kaže: "Logično je i sve popularnije usmjeriti se na obilatije elemente u razvoju katalizatora."

Velika većina kemikalija koje proizvodimo te potom koristimo u proizvodnjih drugih proizvoda zahtijeva korištenje katalizatora. Većina katalizatora su plemeniti metali poput platine, paladija i rodija, koji su skupi. Kilogram platine stoji oko 48.000 dolara, a kilogram željeza tek jedan dolar. No postoje i druge prepreke. Chirik pokazuje dvije plitice silikonskih pahuljica koje se koriste u proizvodnji ljepila. Jednu je proizveo pomoću željeza, a drugu pomoću platine. Između njih nije bilo nikakve razlike. No do njih nije lako došao, za to je trebalo gotovo deset godina rada. Harting vjeruje da bi se korištenjem obilatih materijala gdje god je moguće smanjio pritisak na oskudnijim materijalima, koji bi se potom mogli koristiti ondje gdje su stvarno nužni. "Nema smisla divljački nešto iskapati kad nečime drugim možete postići iste rezultate", kaže. Istraživači u Chirikovu laboratoriju također traže načine da katalizatorima pretvore dušik iz zraka u oblike priklade za korištenje u različitim proizvodima, od gnojiva do vlakana tepiha. Održivost se često usmjerava prema "kantama za recikliranje i većoj iskoristivosti goriva", kaže Chirik.

Hillary Rosner

Samo registrirani korisnici mogu komentirati
Nemaš korisnički račun? Registriraj se ovdje! Prijavi se ovdje!