Kmalu se nam obetajo novi, čistejši avtomobili

V zadnjem času je bil Kemijski inštitut najpogosteje omenjan zaradi novega transmisijskega »supermikroskopa«. Kako pomembna pridobitev je to za domačo znanost?

Slovenska znanost, tista, ki ima kakršenkoli opravek z materiali, torej s stvarmi okoli nas, ki so temelj za najrazličnejše naprave, je s tem pridobila nekaj absolutno nujnega, da sploh lahko držimo korak z razvitim svetom. Ne samo znanost – tudi industrija. Če hočemo proizvajati nove, boljše materiale, moramo najprej razumeti, kakšne imamo zdaj. Dokler tega ne vidimo, smo dobesedno slepi in nikakor ne moremo tekmovati z drugimi, ki vse to vidijo.

No, v tem okviru hitro trčimo ob izraz novi materiali, ki pa si ga različni ljudje verjetno različno predstavljamo. Kaj natanko so torej novi materiali?

Za delo naše skupine so novi materiali predvsem tisti z novimi, boljšimi možnostmi pridobivanja in shranjevanja energije. Recimo za baterije ali pa za gorivne celice. Potem so tu materiali za biološko uporabo – ne samo za zdravila, tudi za raziskave DNK in podobno. Obstajajo pa seveda še številni drugi materiali za razne komponente, denimo v avtomobilski industriji itd.

Čedalje več govora je tudi o nanomaterialih, s katerimi bi bilo mogoče izdelati marsikaj sijajnega – od pretvornikov morske vode v pitno, za okolje prijaznih plastike in zidakov do aerogelov, ki bi iz oceanov »posrkali« naftne madeže, kosmiče grafenovega oksida za »pivnanje« radioaktivnih odpadkov ... Kaj o nanomaterialih menite vi?

No, vsi materiali, tudi tale miza ali stol, vse okoli naju je sestavljeno iz določenih materialov – in vsaka nova generacija teh materialov je boljša od prejšnje. Za to gre. In če slovenska znanost in industrija hočeta tekmovati s svetom, morata obstoječe materiale najprej zelo dobro razumeti. Ključen je torej vpogled v samo srčiko materiala – v to, kako so v njem razporejeni atomi. Dobesedno jih moramo videti, nato pa z ustreznim razmislekom ustvariti nove, boljše. Kajti več kot 90 odstotkov sedanjih materialov je absolutno preslabih.

Bili ste med udeleženci prve mednarodne konference o nanomaterialih v Portorožu. Kakšen je položaj nanoznanosti po svetu in pri nas?

Nanoznanost je poleg bioznanosti trenutno gotovo eno najbolj propulzivnih in odmevnih področij. Tu se dogajajo velike stvari. Računalniška znanost, na primer, uporablja čedalje manjša in hitrejša vezja, kreiranje takšnih čipov pa je seveda ukvarjanje z zelo majhnimi rečmi. In to je le en primer. Vsak material, ki ga lahko nadzorujete na tako majhni ravni – trenutno je to pač nano – je neprimerno boljši od tistega, ki ga ne morete kontrolirati. Tak material ima namreč veliko manj defektov, napak.

Pa to ne velja samo za svet – tudi v Sloveniji so materiali na splošno, kot znanstvena smer, ena najobsežnejših: ko se pripravljajo projekti, je največ prijavljenih prav s tega področja. Vedno. In znotraj tega polja so seveda tudi nanomateriali. Kdor se ne ukvarja z njimi, kratko malo izpade iz igre.

Gotovo so pomembni tudi za okoljevarstveno področje. Že pred leti ste poudarili, da je količina sončne energije, ki na leto doseže Zemljo, 10.000-krat večja, kot je v letu dni potrebuje celotno človeštvo. Mar ni torej malce presenetljivo, da imajo sončne celice še vedno samo okoli 15-odstotni izkoristek?

To je res dokaj nizka vrednost. A si jo vztrajno prizadevamo povečati – na 30, morda 50 odstotkov, več pa najbrž ne bo šlo. Izgubam se namreč pri najboljši volji ni mogoče izogniti.

Razen morda z uporabo res zelo majhnih materialov?

Da, morda z »nano-nano« materiali. Trenutno operiramo z delci velikosti 50 ali 100 nanometrov, z deset- ali manj nanometrskimi delci pa bi se bilo teoretično morda res mogoče izogniti nekaterim izvorom izgub – denimo napetostni histerezi, ki smo jo opisali v članku v reviji Nature Materials. A to še ni bilo preverjeno. Sicer pa je tudi s koncentrirano sončno energijo mogoče doseči kar dober izkoristek.

Mislite na evropski projekt Desertec?

Tako je. In ne bi ga omenjal, če ne bi pri razvoju podobne tehnologije, a v drugem projektu, sodelovali tudi mi. Veliko število orjaških zrcal, postavljenih v puščavi, usmerite v neki stolp. V njem je snov, ki zdrži temperaturo 750 stopinj Celzija in segreva bodisi vodo bodisi kaj drugega, kar ustvarja paro, ta žene parno turbino in proizvaja električno energijo. In če s takšno napredno tehnologijo – ali pa s fotovoltaiko, ki že obstaja – pokrijete prazno, neizrabljeno zemeljsko površino velikosti Francije, denimo v Sahari, Aziji ali Ameriki, proizvedete več energije, kot je človeštvo sploh potrebuje.

Torej je potrebna le še politična volja?

Da, vsa potrebna tehnologija je že tu. Če bi človeštvo ugotovilo, da jutri ne bo več nafte, je ta projekt mogoče hitro uresničiti.

Na vašem inštitutu ste izumili povsem nov baterijski material, ki omogoča vgradnjo dveh litijev, leta 2009 pa ste prijavili patent, s katerim ste zaščitili vgradnjo litija v organske materiale. Anorganska in organska kemija se očitno čedalje bolj povezujeta?

Vsekakor. Organska in anorganska snov sta čedalje bolj prepleteni v istih napravah. Izdelujejo se tako imenovani hibridi z ustrezno kombinacijo anorganske in organske – celo biološke – snovi, tako da se čim bolj izkoristi prednosti ene in druge. To so nedvomno zelo obetavne smeri razvoja.

Kako pa kot vrhunski strokovnjak za baterije komentirate znamenja, da se bomo očitno še dolgo vozili z motorji na fosilna goriva?

No, vse kaže, da prihaja zelo močan val novih tipov vozil. Vsi veliki nemški proizvajalci že prihajajo z električnimi avtomobili, in ta trend ima eksponentno rast. Potem pa so tu še vodikovi avtomobili. Pred kratkim je naš center [CO NOT] v Lescah s Petrolom postavil prvo domačo polnilnico na vodik. Motor takšnega vozila je še vedno električni, gonilo pa ni baterija, ampak gorivna celica. V njej se čisti vodik kot energija spaja s kisikom, iz motorja pa kot izpust izhaja voda. Električna energija, ki pri tem nastaja, se prenaša na električni motor, ta pa poganja avto.

Sliši se imenitno.

Saj, velika prednost vozila na vodik je doseg 500 kilometrov, medtem ko smo pri električnih avtomobilih na baterije še vedno pri okoli 150 kilometrih. Poleg tega je v vodikovem avtomobilu, podobno kot v baterijskem, med vožnjo veliko manj tresljajev, ropota, šumov, vse je bolj umirjeno, zvezno. Pa tudi pospešek je dober – v resnici je pri električnem motorju celo boljši kot pri motorju na notranje izgorevanje. In že za leto 2015 je serijski avto na vodik napovedalo več velikih družb – Mercedes, Hyundai, Toyota, General Motors pa verjetno še kdo. In kadar Nemci nekaj napovedo, ponavadi držijo besedo.

Kaj pa potencialne nevarnosti takšnega vozila?

Vodik je gotovo nevaren plin, toda že zaradi udeleženosti velikih, razvitih družb pri tem projektu je jasno, da nobena ne bo z izdelkom prišla na trg, dokler ne bo zagotovljena absolutna varnost.

Torej se nam kmalu obetajo novi, čistejši avtomobili?

Tako je. Z ene strani prodirajo električni avtomobili na baterije, z druge prihajajo vozila na vodik, tu pa so že tudi hibridi, pri katerih so vse te tehnologije združene. Hibride zato vidim kot nekakšen poligon za razvoj električnega in vodikovega avtomobila. Tehnologija je pač vedno mešanica različnih sistemov.

In kako med silovitim prodiranjem čistejših tehnologij in poudarjanjem nujnosti čim prejšnjega prehoda na nizkoogljično družbo opazujete gradnjo šestega bloka TE Šoštanj?

Problem Slovenije je, da se ne znamo dobro organizirati. Pri velikih projektih je to še zlasti očitno. Mene ne moti, da so pred leti sklenili zgraditi ta blok; za okolje to seveda ni dobro, a morda so nazadnje pretehtale druge prioritete. Toda ko je takšna odločitev enkrat sprejeta, mora biti projekt uresničen – hitro, učinkovito in čim bolj poceni. Če bi pri Tešu 6 stvari tekle tako, bi bil blok že zgrajen, mi pa bi razmišljali o izkoriščanju čistih virov energije.

Katerih, na primer?

No, na veliki ravni je jedrska energija glede nizkoogljičnosti gotovo čista – razen odpadkov. In če je dobro zgrajena, je tudi varna. Možna pa je seveda še rešitev z večjim številom manjših energetskih objektov. V tem primeru se moramo odločiti med vetrom, ki je še povsem neizkoriščen, geotermalno energijo, ki je pri nas tako rekoč še ni, in seveda biomaso. Tudi tu nas tako rekoč ni, čeprav imamo veliko gozda. Les bi lahko uporabili za izdelke, neuporabni del pa za energijo. In če bi vse te vire, brez jedrske energije, združili in hkrati še malo okrepili hidroelektrarne, bi imeli že zelo veliko alternativne čistoogljične energije.

Če bi se, denimo, Slovenija odločila za poudarek na biomasi ...?

V tem primeru lahko jutri razformiram del laboratorija in ga usmerim v ta način pridobivanja energije! Ni problema, znanstveniki se hitro prilagodimo. Potrebujemo pa jasno usmeritev države in ustrezno podporo. Žal trenutno ne vidim človeka, ki bi lahko organiziral stvari.

Žal ga ne vidi še marsikdo; dolgoletna negativna selekcija v politiki je pač naredila svoje.

No, moj recept je dokaj preprost. Med nedavnim pogovorom s politiki sem jim rekel: Slovenski znanstveniki smo dobri, in to na svetovni ravni. A zakaj? Zato, ker ves čas sodelujemo in tekmujemo s svetom. Kdo pa iz državne sfere hodi ven in se nenehno uči in meri s tujimi tekmeci? Nihče. Hočem reči, državo in politiko bi smel voditi le nekdo, ki se je že dokazal v mednarodni sferi, v zelo močni konkurenci.

Ali Slovenija vsaj v vrhunski znanosti – tudi glede energetskih rešitev za obstoj človeštva – lahko naredi vidnejši preboj?

Gotovo. Saj nekaj takšnih nastavkov že imamo – tudi tehnoloških, ne samo strogo znanstvenih. Toda, kot rečeno, potrebujemo jasno strateško usmeritev države in ustrezno spodbudo, zagon.

In kako vidite prihodnost inštituta, v katerem se pogovarjava?

Mislim, da smo zelo dobro izkoristili možnosti, ki smo jih dolgo in intenzivno iskali in jih nazadnje našli. Sem med drugim vsekakor sodi tudi novi »supermikroskop«. A tudi ta je samo nastavek: če nam z njim v letu ali dveh ne bo uspelo narediti preboja – bodisi za industrijo bodisi v znanosti – potem bo to po mojem mnenju slaba naložba. Skratka, opremo ter obilo energije in volje, ki vladata na našem inštitutu, je treba izkoristiti do zadnjega atoma in nekaj narediti. Samo rezultat – in to dober rezultat – lahko upraviči takšno naložbo.