Wyobraźmy sobie świat bez ropy

Z prof. dr. hab. Dobiesławem Nazimkiem, kierownikiem Zakładu Chemii Środowiskowej UMCS w Lublinie, rozmawia Adam Kruczek

Panie Profesorze, na jakim etapie znajduje się obecnie projekt – nazwijmy go – wytwarzania benzyny ze spalin?
– Trwa dokładna ocena finansowa całego przedsięwzięcia. Właśnie w tym celu na mocy listu intencyjnego podpisanego przez Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej i należącą do Polskiej Grupy Energetycznej lubelską Elektrociepłownię Wrotków powołujemy zespół złożony z praktyków wytypowanych przez PGE i naszą uczelnię dla zrobienia dokładnego harmonogramu prac i realnej wyceny przewidywanych kosztów. Chcemy też wybrać wysokiej klasy biuro projektów. Rozmawialiśmy wstępnie z niemiecką firmą Lurgi (Lurgi GmbH, z główną siedzibą we Frankfurcie nad Menem). To uznany, ale też drogi projektant i wykonawca instalacji chemicznych gwarantujący najwyższą jakość. Lurgi jest zainteresowany, gdyż w grę wchodzi budowa pierwszej tego typu instalacji na świecie, dlatego liczymy na ulgi. Jeśli chodzi o wykonawstwo, to trzeba się zastanowić, które polskie firmy mogłyby się tego podjąć.

Trudno było przekonać partnerów przemysłowych do tej technologii?
– Sceptycyzm był spory, dlatego musieliśmy się odkryć i powiedzieć dokładnie, jak to robimy. A mówiąc bez ogródek, zapraszaliśmy ich do siebie i pokazywaliśmy, jak to działa, a próbki naszych wyników odsyłaliśmy do innych akredytowanych laboratoriów, które je potwierdziły.

Na jakie tempo prac wdrożeniowych Pan liczy?
– Sądzę, że na początku września już będziemy mogli myśleć o podpisaniu umowy między UMCS a PGE dotyczącej pierwszej części projektu, czyli pozyskiwania metanolu z dwutlenku węgla. Wstępnie i optymistycznie szacujemy, że tę instalację w ciągu roku uda nam się postawić. Następnie trzeba przeznaczyć minimum pół roku na jej rozruch. Dalej potrzebna będzie kolejna instalacja przetwarzająca metanol na benzynę. Z tym nie będzie problemu, gdyż jest to znana technologia i Lurgi zapewne ma taką instalację MTG (methanol to gasoline) w swoich projektach.

To dotyczy drugiej części projektu, która – zgodnie z deklaracją woli przedstawicieli PGE Elektrociepłownia Wrotków – będzie podpisana w następnej kolejności. Kiedy więc popłynie benzyna?
– Myślę, że o produkcji paliw będzie można mówić nie wcześniej niż za mniej więcej trzy lata, a może nawet trochę później z powodu kryzysu. Ale i tu sprawa nie jest taka prosta, bo nie wiadomo, czy PGE zdecyduje się na posiadanie własnej rafinerii, składu akcyzowego, celników itd., czy też będzie oddawać otrzymaną mieszaninę węglowodorów np. do koncernu naftowego, który będzie dalej ją destylował i dystrybuował jako benzynę.

O jakich nakładach mówimy w odniesieniu do tej inwestycji.
– Z naszych wyliczeń wynika, że budowa instalacji do sztucznej fotosyntezy i MTG zdolnej uzyskiwać 100 mln litrów benzyny w rachunku petrochemicznym kosztuje ok. 100 mln zł, mniej więcej złotówkę za litr benzyny. Dla ogólnego bilansu kosztów ważne jest, skąd pochodzi CO2. Jeśli ze spalania paliw kopalnych, to w myśl polskiego prawa otrzymana syntetyczna benzyna nie jest biopaliwem, a zatem podlega akcyzie. Ale nawet przy obłożeniu akcyzą widać, że to się będzie opłacać. Według naszego ostrożnego rachunku, już w pierwszym roku funkcjonowania cała instalacja zwraca się, a przedsiębiorca ma 50 mln zysku. Według tych wyliczeń, przy pełnym rozpowszechnieniu metody, już w trzecim roku udałoby się zagospodarować 25 proc. emisji CO2 w Polsce.

Jakie są nasze potencjalne możliwości produkcyjne benzyny i oleju napędowego z CO2?
– Polska emituje 340 mln ton CO2 rocznie. Gdybyśmy potrafili zagospodarować wszystkie źródła, co jest oczywiście nierealne, to mamy z tego jakieś 280 mln ton metanolu. Z tego możemy otrzymać od 80 do 120 mln ton benzyny lub oleju napędowego. A obecnie Polska zużywa około 21 mln ton paliw rocznie. To jest skala naszych możliwości i potrzeb.

Czy zastanawiał się Pan, co robić z nadwyżką?
– Można ją przerabiać np. na gaz. Metanol pięknie konwertuje się na gaz. Po raz pierwszy mamy taką sytuację, że rzeczywiście otwiera się przed nami perspektywa samowystarczalności paliwowej.

Brzmi to tak obiecująco, że aż ciśnie się na usta pytanie, czy ta technologia nie oznacza przewrotu w energetyce, zapewniającego ludzkości spokojną przyszłość bez troski o wyczerpanie się zapasów surowców energetycznych?
– Nie, technologia, o której mówimy, daje nam niezbędny czas na wymyślenie technologii umożliwiającej tanie pozyskiwanie pierwotnej energii. To jest dopiero prawdziwy klucz do przyszłości. Nie sztuczna fotosynteza. Ona tylko da nam niezbędny czas, aby wykonać tamto zadanie.

Często dwutlenek węgla jest przedstawiany jako gaz związany ze zmianami klimatycznymi.
– Nie tyle myśleliśmy o ratowaniu świata przed powodzią, ale o tym, jak z dwutlenku węgla zrobić substrat do jakiegoś sensownego procesu, a nie tylko do wody sodowej. Po sześciu latach dość ciężkiej harówki okazało się, że jest to możliwe. Przy czym na sam pomysł wpadliśmy w zeszłym roku. Przez pięć lat szliśmy dokładnie tym samym torem, co „reszta świata”.

Ale konkurencja chyba nie śpi?
– Rzeczywiście, nie jest prawdą, co podano w prasie, że dysponujemy jedyną na świecie technologią sztucznej fotosyntezy. Tak było jeszcze do niedawna, ale od prawie półtora miesiąca istnieje projekt konkurencyjny wykonany w MIT (Massachusetts Institute of Technology) w Stanach Zjednoczonych. Z tego, co mi wiadomo, to nasi amerykańscy koledzy zrobili to samo, ale „troszkę” drożej.

Jak to się stało, że Amerykanie dysponujący znacznie większymi funduszami i możliwościami technicznymi jednak zostali w tyle?
– Paradoksalnie, gdybyśmy mieli tyle pieniędzy, co Amerykanie, to prawdopodobnie nie osiągnęlibyśmy naszych wyników, ale poszli ich drogą i pewnie byśmy „wylądowali” na dość drogim procesie – bo on się niejako narzucał sam przez się – sztucznej fotokomórki. To niezwykle piękna i precyzyjna nanotechnologia i na pewno też byśmy szli w tym kierunku, ale „dzięki” naszej biedzie musieliśmy obejść ten proces, co się udało.

Jaka jest różnica między odkryciem w MIT a w UMCS?
– Praktycznie są one bardzo podobne. Oni wpadli dokładnie na ten sam pomysł co my, że trzeba aktywować katalizator. Różnica polega tylko na konstrukcji katalizatora. My zrobiliśmy nanotechnologię czystą chemią, oni zrobili to bardziej finezyjnie.

Gdzie jeszcze prowadzi się tak daleko zaawansowane badania?
– Najbliżsi celu są Japończycy. Sądzę, że za miesiąc czy dwa możemy się spodziewać powstania konkurencyjnej metody japońskiej. Sześć miesięcy temu byliśmy absolutnymi światowymi monopolistami, teraz już nie. Mam trochę żalu do Polaków i do Polski, a więc po części i do siebie, że te sześć miesięcy w znacznej mierze przegadaliśmy, kłócąc się o to, czy to, czego dokonaliśmy, było możliwe, czy nie. Teraz, gdy Amerykanie zrobili swoją sztuczną fotokomórkę, przynajmniej skończą się idiotyczne pytania, czy to możliwe.

O co w tym wszystkim chodzi, dlaczego trwa taki wyścig o nowe technologie w sektorze paliwowym?
– Proszę sobie wyobrazić sytuację, że są kraje wydobywające od lat po 6-7 milionów baryłek ropy dziennie i według oficjalnych danych ich złoża są nienaruszone. Tymczasem nie da się eksploatować tak intensywnie złoża, jednocześnie go nie zubażając. Te ciągle pełne złoża to oszustwo dokonywane z pełną świadomością i premedytacją, żeby nie zachwiać giełdą i rynkiem. Prawda wygląda tak, że jesteśmy znacznie bliżej kryzysu naftowego, niż nam się wydaje. Jedynym krajem na świecie, który nie osiągnął jeszcze szczytu wydobywczego ropy, jest Irak. Wszystkie inne kraje osiągnęły ten szczyt, np. Amerykanie w latach 70. Trzeba zaczynać powoli umieć sobie wyobrażać świat bez ropy.

Na ile te odkrycia, które stały się udziałem Pańskiego zespołu i naukowców z Massachusetts, mogą zmienić rynek paliw i sytuację energetyczną na świecie?
– Koncernom energetycznym, zakładom przetwarzającym ropę nic nie grozi, gdyż im jest wszystko jedno, co będą przerabiały. Ludzie pracujący w petrochemiach nie stracą pracy, a nawet może będą mieli więcej roboty. Zagrożenie jest dla przedsiębiorstw wydobywczych, ale to nie z powodu naszej technologii, lecz wyczerpania się złóż. Nie chcę nikogo straszyć, ale moim zdaniem jesteśmy znacznie bliżej tego momentu, niż nam się wydaje. Licząc w latach, to może przyjść wcześniej, niż mam palców u rąk.

Na czym to Pańskie odkrycie w zasadzie polega?
– To nie jest tak, jak się nam niekiedy w prasie przypisuje, że odkryliśmy sztuczną fotosyntezę. Badania nad sztuczną fotosyntezą trwają od wielu lat, a to, co my zrobiliśmy, tak naprawdę to określenie warunków przebiegu sztucznej fotosyntezy i zrobienie porządnego katalizatora do tego procesu.

Jakie to warunki, jeśli nie jest to tajemnicą?
– Teraz już można powiedzieć. Otóż wiadomo, że chodzi o transformację energii. Normalnie odbywa się to w ten sposób, że aby pobudzić cząsteczkę chemiczną, energię np. fotonu zamieniamy na energię kinetyczną cząsteczek. Z tym związany jest pewien koszt energetyczny. Istnieje jednak taki proces, w którym można te koszty w pewnym sensie obejść, zredukować. Polega to na tym, żeby nie aktywować cząsteczek reagentów – a więc CO2 i H2O – w sposób bezpośredni, ale pośrednio. Tym transformatorem energii, gdzie fotony zamieniają się w drgania sieci, w fonony, jest katalizator. Tu jest ten kluczyk albo wytrych, dzięki któremu można było zmniejszyć straty energetyczne i wykorzystać tę energię w sposób optymalny. My znaleźliśmy dobrą fazę katalityczną i stworzyliśmy warunki, w jakich katalizator ma być aktywowany w układzie fotoreaktora. To był w zasadzie klucz do sukcesu. Powiem tylko, że osiągnęliśmy poziom zaledwie 6 proc. strat, czyli dysponujemy układem wysokoaktywnym.

Ale rośliny pewnie robią to lepiej…
– Z roślinami przegrywamy zdecydowanie. Po pierwsze, gdy my doprowadzamy proces do postaci tylko zwykłego metanolu i nie potrafimy sprzęgnąć węgla powyżej jednej cząsteczki, przyroda robi to do milionów takich cząsteczek w łańcuchu polisacharydów. Po drugie, nie potrafimy tego robić w tzw. miękkich fotonach, lecz robimy w głębokim ultrafiolecie niosącym ze sobą bardzo dużo energii w postaci fotonów (ponad 5eV). Po trzecie, nie możemy – przynajmniej na razie – działać na tzw. gazach rzeczywistych, czyli musimy mieć układ bez tlenu, podczas gdy przyroda robi to bez problemu w obecności tlenu. Potrafi segregować, dopuszczając do komórki tylko CO2. Dla nas tlen jest toksyną. Gdybyśmy podali CO2 z tlenem, to mielibyśmy poważny problem. My musimy mieć CO2 w wodzie w określonej formie. To są słabsze strony tego procesu, o których też należy mówić.

W czym tkwi główna tajemnica Państwa odkrycia, w katalizatorze?
– Tak, oczywiście, że w katalizatorze. Chodzi o to, co jest katalizatorem i jego komponentami dodatkowymi, tzw. promotorami. Że fazą główną będzie ditlenek tytanu, to wie każdy fizyko-chemik, a już fotochemik w szczególności może się domyślić…

A reszta?
– No, to jest rzecz już trudniejsza do wymyślenia.

Dobrze, mamy metanol rozpuszczony w wodzie, co dalej się z nim dzieje?
– Otrzymujemy odciek wody, w którym znajduje się metanol, i następnie metanol się separuje i sprzęga do wyższych węglowodorów. Tu dopiero zaczyna się produkcja benzyny. Ten proces jest bardzo dobrze znany od ponad 30 lat. Został opracowany w czasie kryzysu naftowego podczas wojny izraelsko-arabskiej przez firmę ExxonMobil. Pierwsza instalacja powstała w 1985 roku w Nowej Zelandii i pracuje do dnia dzisiejszego. Nowe powstają w Chinach i nawet w Mongolii. Tylko że ten proces jest sensowny wyłącznie tam, gdzie jest bardzo tani metanol. A ponieważ do tej pory metanol uzyskiwano z gazu ziemnego w czasie endotermicznej reakcji wytwarzania gazu syntezowego, wymagającej dostarczenia dużych ilości energii na sposób ciepła, nie mogło to mieć większego znaczenia gospodarczego, bo ze względu na cenę metanu proces był za drogi.

Rozumiem, że w Pańskiej technologii powstaje tani metanol.
– Istotą jest to, że cały proces bardzo ładnie „zamyka się”, gdyż produkcja metanolu z fotosyntezy, owszem, jest endotermiczna, ale cała reszta jest silnie egzotermiczna. Jak się zamknie proces od strony energetycznej, jak się to policzy, to bilansuje się on nie tylko od strony energetycznej – bo ona się zawsze musi zamknąć – lecz także od strony biznesowej, a więc od ilości pieniędzy włożonych w te procesy. Okazało się, że całe przedsięwzięcie zaczyna być opłacalne, co daje w efekcie bardzo tanią benzynę, a w zasadzie mieszaninę syntetycznych węglowodorów.

Pan mówi o całości procesu, a więc o tych dwóch fazach łącznie.
– Zawsze trzeba tak mówić, bo nie da się do tego inaczej podchodzić. Usuwanie CO2 samo w sobie nie ma większego sensu. Bo usuniemy CO2, otrzymamy metanol – i co dalej? Spalać nie warto, bo niska entalpia (proces nie zamyka się energetycznie, chyba że brakującą energię pozyskamy np. z farmy wiatraków), żeby wlać jako paliwo do silników, trzeba by zmieniać silniki. Można metanol stosować do produkcji chemicznej. Jest sporo możliwości. W jednym z projektów, które będziemy realizować, metanol będzie służył do estryfikacji, czyli otrzymywania estrów etylowych, a więc substytutu oleju napędowego. Jednym słowem, trzeba przestrzeni dla zagospodarowania tego metanolu. Z naszych obliczeń bilansu włożonej i otrzymanej energii oraz z kalkulacji biznesowej wynika, że ten układ – sztuczna fotosynteza, metanol, separacja MTG, benzyna – wydaje się najbardziej sensowny i najkorzystniejszy z punktu widzenia energetycznego i finansowego.

Jak Pan widzi optymalny sposób wykorzystania tego odkrycia? Komu będzie ono służyło?
– My optowaliśmy zawsze za tym, aby ta technologia została objęta państwowym projektem strategicznym. Z wyników projektu strategicznego, zgodnie z polskim prawem, ma prawo korzystać każdy polski przedsiębiorca. W innym przypadku otwiera się furtkę do utworzenia przez jakiś podmiot kolejnego monopolu, co może skończyć się tym, że naszą tanią benzynę będziemy kupować na stacjach po 5 zł albo i więcej. A tak, gdy pojawi się prawdziwa konkurencja na rynku, to cena będzie niska. Ponadto jest istotne, aby to jednak nasze państwo trzymało w ręku klucze do tej ważnej technologii. Zgłaszając się z naszym pomysłem do wicepremiera Waldemara Pawlaka, doskonale wiedzieliśmy, że dysponujemy technologią, która zmienia świat. Teraz nie ma już zmiłuj się. Nie da się tego zamieść gdzieś pod dywan. Byliśmy najpierw my, już są Amerykanie, a niebawem będą kolejne kraje. Ponieważ dotyczy to strategicznej gałęzi gospodarki, jaką jest gospodarka paliwami, państwo nie może tego wypuścić z rąk.

Nie próbowano Państwa ściągnąć do innego, bogatszego kraju?
– Mamy propozycje, aby całą rzecz od razu zglobalizować na Zachodzie. Nawet ze Stanów Zjednoczonych przychodzą takie propozycje i tam moglibyśmy to szybko zrobić. Tylko nam zależy, żeby zacząć od Polski. Jeśli tu uda nam się skomercjalizować tę technologię, postawić 3-4 instalacje, to siłą rzeczy wypłynie ona w świat, tylko że Polska też na tym skorzysta. Może to jest naiwne myślenie, ale może się uda. Na to trzeba popatrzeć jeszcze z takiej perspektywy, że z jednej strony rzeczywiście są koszty do poniesienia, ale z drugiej – to oznacza ruch w gospodarce. Przecież tam będą pracować ludzie, a nie krasnoludki. To przekłada się na miejsca dobrze płatnej pracy. Tania energia to koło zamachowe każdej gospodarki, to tani transport, tani gaz, prąd elektryczny, wreszcie tańsze produkty w sklepach. Będziemy się szybciej rozwijać, staniemy się bardziej konkurencyjni na światowym rynku.

„Gazeta Wyborcza” już wykpiła Pana odkrycie, a polityków, którzy zainteresowali się jego wdrożeniem, określiła mianem „naiwnych”.
– Mam nadzieję, że tzw. polskie piekiełko nas nie pochłonie. Bo nam, naukowcom, krzywda wielka się nie stanie, my damy sobie radę. Mamy różne propozycje i możemy najzwyczajniej sobie wyjechać i zrobić to we Francji, w Niemczech, wszędzie. Ale przecież nie o to chodzi.

W „Wyborczej” zarzucono Panu, że cała ta sztuczna fotosynteza nie ma sensu, gdyż wymaga włożenia większej ilości energii niż można później z niej uzyskać, a wszystko to jest sensacją sezonu ogórkowego. Co Pan na to?
– To świadczy jedynie o tym, że ten, kto to napisał, jest po prostu złośliwy i nie zastanowił się zbytnio nad tym, co napisał, zapomniał o dostarczającym brakującej części energii procesie MTG, w którym energia nie pochodzi z procesów spalania. Ale to jest już jego problem. Natomiast chciałbym zwrócić uwagę na to, że w nauce, zanim zakwestionuje się czyjeś wyniki, szuka się laboratorium, które uzyskało podobne. Otóż takie laboratoria są. W tej chwili jest to bardzo duże laboratorium MIT i myślę, że ten pan publikujący w „Gazecie Wyborczej” może tam zadzwonić i powiedzieć, że robią głupoty.

Bo do Pana Profesora nie dzwonił?
– Jakoś nie zadzwonił. Ale może Amerykanie go posłuchają, bo zrobili prawie dokładnie to samo, co my. Zawsze trzeba z pewną pokorą przyjąć informację, której się nie rozumie, i zanim się cokolwiek krytycznie o niej napisze, trzeba ją dobrze zrozumieć i to, o czym się pisze.

Ale to człowiek o statusie naukowym przedstawiający się jako „zawodowy fizyk”.
– Nie chcę tego komentować, bo gdybym chciał zrobić to na poziomie tego pana z „Gazety Wyborczej”, to musiałbym się wdawać w pyskówki, a tego unikam, bo po co. W nauce nieistotne jest, kto coś mówi, lecz – co mówi. Tym samym rację w dyskusji naukowej może mieć student, a nie profesor. Argument stopnia naukowego w dyskusji naukowej jest jawnym nieporozumieniem. Może zresztą to nasza wina, że ten pan nie zrozumiał tak naprawdę tego procesu. A szkoda.
Zresztą gdyby ten pan był naukowcem, tak jak się podaje, naprawdę porządnym, to przede wszystkim zadzwoniłby do mnie. Jeśli ktoś pisze coś takiego jedynie na podstawie nieautoryzowanych doniesień prasowych, to świadczy o nim, że jest człowiekiem niesłychanie naiwnym, bo uważa, że inni robią badania opacznie, odwrotnie do przyjętej powszechnie metody naukowej.

Czyli?
– Czyli coś tam mieszają ze sobą i klecą, a potem liczą. Tak się nie robi badań. Może 200 lat temu gdzieś tak robiono, ale dziś mamy XXI wiek. Naprawdę metoda naukowa to coś, co każdy magistrant musi opanować, to jest klasyczne przedszkole naukowe, nawet nie szkoła. To student na zajęciach otrzymuje podstawowe pytanie: czy pan to policzył?
Nas nigdy nie bolą ostre wypowiedzi w dyskusjach naukowych, zawsze poddajemy się recenzjom. Natomiast strasznie irytujące jest dla większości naukowców, jeżeli ktoś zarzuca im właśnie brak tego „przedszkola” naukowego. Bo to uwłacza godności naukowca i człowieka. To tak, jakby ktoś powiedział drugiej osobie: jesteś głupi. Czy można z kimś takim polemizować. O czym? Jeżeli natomiast atakuje się problem, to co innego. Chodzi wtedy o prawdę, a nie „dokopanie” komuś. Atak personalny jest w nauce niedopuszczalny. To jest zarzucenie komuś, że nie ma szkoły, nie zna abecadła. To jest ten poziom dyskusji, którego prawdziwemu naukowcowi nie wolno przekroczyć.

Dziękuję za rozmowę.