Evropská města vypouští do atmosféry obrovské množství skleníkových plynů. Dvě základní městské služby – spalování odpadu a čištění odpadních vod – patří mezi největší přispěvatele k emisím CO2 z obcí v EU.
Tyto systémy jsou životně důležité pro veřejné zdraví a život ve městech, přesto produkují emise, které je obtížné zcela eliminovat. Co kdyby se ale tento CO2 nemusel plýtvat?
Pro mezinárodní skupinu výzkumníků představuje znečištění měst uhlíkem příležitost. V rámci iniciativy WaterProof financované EU společně vyvíjejí způsob, jak zachytávat CO2 z těchto procesů a přeměňovat ho na kyselinu mravenčí: jednoduchou a velmi všestrannou chemikálii používanou v mnoha průmyslových odvětvích.
To by mohlo umožnit, aby se emise ze spaloven odpadu a odpadních vod přeměňovaly na čisticí prostředky pod naším dřezem, nebo dokonce na kůži na našich botách.
Proměna problému v zdroj
Úsilí o řešení klimatických změn se zaměřuje převážně na obnovitelné zdroje energie, elektrifikaci a zvýšení účinnosti. Některé zdroje je však stále obtížné eliminovat.
„Některé emise je těžké zastavit,“ řekla Annelie Jongeriusová, elektrochemička a programová manažerka nizozemské chemické společnosti Avantium, která výzkum koordinuje.
Jednou z možností je zachycovat CO2 a ukládat ho v podzemí. Tým WaterProof však zkoumá cirkulárnější alternativu: udržovat uhlík v provozu, místo aby ho uzamykal.
„Bylo by lepší, kdybychom to mohli využít,“ řekl Jongerius. „Zároveň potřebujeme alternativy k fosilním surovinám pro výrobu chemikálií.“
"
Pokud odeberete CO2 z odpadní vody, přeměníte ho na produkt a tento produkt pak použijete k čištění toalety, aby se vrátil zpět do systému odpadních vod, vytvoříte tak uzavřený okruh.
Tato výzva je obzvláště patrná v zařízeních, jako jsou ta, která provozuje nizozemská společnost zabývající se nakládáním s odpady HVC, jež provozuje dvě velké spalovny odpadu v Nizozemsku.
„Musíme přijmout veškerý odpad, který společnost produkuje,“ řekl Jan Peter Born, manažer pro inovace v oblasti energetického využití odpadu ve společnosti HVC. „Nemáme žádný způsob, jak regulovat emise CO2, kromě toho, že lidi povzbuzujeme, aby kupovali méně a více recyklovali.“
HVC již zachycuje část CO2 a prodává ho pěstitelům ve sklenících, kteří ho využívají ke zvýšení výnosů plodin, jako jsou rajčata a okurky. To je však jen částečné řešení.
„Většina CO2 dodávaného rostlinám se znovu uvolňuje přes střechu skleníku,“ vysvětlil Born. „Z našeho právního hlediska se jedná o opožděné emise. Je to zemědělec, kdo dosáhne snížení emisí, protože se vyhne spalování plynu k produkci CO2.“
Výzkumníci z projektu WaterProof se snaží jít ještě o krok dál a přeměnit zachycený uhlík na užitečné produkty, které ho déle udrží mimo atmosféru.
Od CO2 k čisticím prostředkům
Jádrem inovace WaterProof je elektrochemický proces, který přeměňuje zachycený CO2 na kyselinu mravenčí s využitím obnovitelné elektřiny.
„Je to jedna z nejjednodušších konverzí, jaké můžete provést,“ řekl Jongerius.
Elektrický proud pohání reakci ve specializovaném článku, čímž se redukuje CO2 na kyselinu mravenčí. Protože systém běží na obnovitelné elektřině a využívá uhlík z odpadu, snižuje se závislost na fosilních surovinách.
Tento proces může nabídnout i další výhody. V elektrochemickém článku probíhají dvě reakce současně, jedna na každé elektrodě. Tým WaterProof se sice zaměřuje na přeměnu CO2 na kyselinu mravenčí, ale také zkoumal možnost kombinace této reakce s druhou reakcí, která produkuje peroxid vodíku a příbuzné sloučeniny.
Tyto látky mohou pomoci rozložit odolné znečišťující látky v odpadních vodách, včetně zbytků léčiv a pesticidů. Tato část procesu je však stále v rané fázi a v současném demonstračním systému není implementována.
Tým testuje kyselinu mravenčí získanou z CO2 v ekologických čisticích prostředcích, jako jsou čističe toalet a povrchů.
„Funguje úplně stejně jako konvenčně vyráběná kyselina mravenčí,“ řekl Jongerius. „Je to stejná molekula.“
Kromě čištění projekt zkoumá využití kyseliny mravenčí získané z CO2 při činění kůže. Kyselinu lze sice použít pro všechny typy kůže, ale tým v současné době spolupracuje s islandskou společností Nordic Fish Leather na uvedení na trh ekologické rybí kůže – udržitelnější alternativy k tradiční kůži z hovězího dobytka.
Rozšiřování pro dopad na reálný svět
I když je chemie slibná, další výzvou je rozšíření.
V návaznosti na dřívější výzkum financovaný EU nyní tým pracuje na rozsáhlé pilotní jednotce, v níž je několik elektrochemických článků naskládáno dohromady, čímž se zvyšuje objem zpracovávaného CO2. Pokud bude projekt úspěšný, připraví to cestu pro komerční zařízení.
Modulární konstrukce umožňuje přizpůsobení systému různým lokalitám, od čistíren odpadních vod až po spalovny. Cílem je demonstrovat proces WaterProof v létě 2026 a ukázat, že výrobní řetězec bez fosilních paliv může fungovat v reálných podmínkách.
Takové systémy by mohly být nakonec integrovány do městské infrastruktury, čímž by se města proměnila v centra cirkulární chemické výroby, nikoli v zdroje emisí.
Získávání cenných materiálů z odpadu
Potenciál prováděné práce jde nad rámec opětovného využití uhlíku. Vědci také zkoumají, jak lze kyselinu mravenčí využít k získávání cenných materiálů z odpadních toků.
Kombinací s dalšími sloučeninami vyvíjejí hluboce eutektická rozpouštědla – kapaliny s nízkou toxicitou, které jsou schopné rozpouštět a vázat se na kovy v odpadu, aby mohly být extrahovány.
"
Nemáme žádný způsob, jak regulovat emise CO2, kromě toho, že lidi povzbuzujeme k tomu, aby nakupovali méně a více recyklovali.
V popelu ze spaloven a kalech z odpadních vod končí mnoho cenných materiálů, včetně mědi, lithia, kobaltu a dokonce i malého množství zlata – to vše je zásadní pro moderní technologie a zelenou transformaci.
HVC již využívá mechanické procesy k získávání kovů, odděluje těžší částice od popela procesem podobným rýžování zlata. Tím však vznikají směsné kovové proudy, které jsou méně cenné. Nová rozpouštědla by mohla umožnit přesnější separaci.
„Tato eutektická rozpouštědla lze přizpůsobit cíleným kovům,“ řekl Born. „To znamená, že je možné regenerovat jednotlivé materiály, nikoli jejich směsi, což zvyšuje jejich hodnotu.“
Ekonomická realita však zůstává překážkou. Zlato je jediný získaný kov, který si vyžádá slušnou cenu, vysvětlil Born. U mnoha dalších kovů, včetně vzácných zemin, je tržní cena stále příliš nízká na to, aby ospravedlnila náklady.
To vyvolává širší otázky ohledně politiky a priorit, zejména s ohledem na neustálý růst poptávky po kritických materiálech: do jaké míry jsou společnosti ochotny dotovat využití odpadu a zda by strategická hodnota měla zvítězit nad čistě tržně orientovanými rozhodnutími.
Uzavření smyčky
Tento druh myšlení „odpadem ke zdrojům“ získává na popularitě v celé Evropě. Nová pravidla EU plánovaná na rok 2026 si kladou za cíl zpřístupnit recyklované materiály široceji – a rozšířit jejich používání.
Pokud budou úspěšné, mohly by pomoci proměnit myšlenky oběhového hospodářství, jako jsou ty, které stojí za projektem WaterProof, v každodenní realitu a podpořit tak ambice Evropy stát se do roku 2030 lídrem ve světě v oběhové výrobě.
Propojením zachycování uhlíku, chemické výroby, úpravy vody a zpětného získávání materiálů vědci spojují několik prvků této vize do jednoho systému.
Pro Jongeriuse je tento koncept praktický i symbolický.
„Pokud odeberete CO2 z odpadní vody, přeměníte ho na produkt a tento produkt pak použijete k čištění toalety, aby se vrátil zpět do systému odpadních vod, vytvoříte kompletní smyčku,“ řekla. „Je to ukázkový příklad cirkulární ekonomiky.“
Výzkum v tomto článku byl financován programem EU Horizont. Názory respondentů nemusí nutně odrážet názory Evropské komise. Pokud se vám tento článek líbil, zvažte prosím jeho sdílení na sociálních sítích.
