Benzin z uhlí býval nouzové válečné řešení. Dnes je to v Číně hit

Článek si také můžete poslechnout v audioverzi.

Takzvaná Fischer-Tropschova syntéza, proces přeměny uhlí na kapalná paliva, dnes může působit jako polozapomenutá kapitola z dějin technologie. Ve skutečnosti však vůbec nepatří do starého železa, naopak zažívá renesanci v druhé největší ekonomice světa.

V Číně totiž v posledních dvou dekádách vyrostl do gigantických proporcí průmyslový segment založený právě na přeměně uhlí na chemikálie a kapalná paliva. Podle vyjádření Mezinárodní energetické agentury (IEA) pro Bloomberg sektor spotřebovává jako surovinu přibližně 380 milionů metrických tun uhlí ročně. Maximální kapacita se pohybuje údajně kolem 500 milionů tun.

Abychom si toto číslo dokázali lépe představit: Kdyby byl tento čínský uhelně-chemický průmysl samostatnou zemí, stal by se třetím největším spotřebitelem uhlí na světě. Předčil by Spojené státy, Japonsko i další velké uhelné spotřebitele jako Indonésii či Turecko. Větší spotřebu by měl jen zbytek čínského uhelného sektoru a Indie.

Nejde přitom o žádnou exotickou podivnost či místní kolorit. Sektor má vliv na globální klima a světovou energetickou politiku. Čím déle zůstane Čína závislá na uhlí, tím obtížnější bude snižování celosvětových emisí oxidu uhličitého. Navzdory obrovskému pokroku v produkci zelené energie a nové energetice obecně – od elektromobilů po výrobu solárních panelů – asijský gigant spotřebovává více uhlí než všechny ostatní země planety dohromady.

A co je ještě podstatnější, čínský průmysl konverze uhlí na jiné látky má podle všeho dále expandovat. Tento růst by mohl potenciálně vykompenzovat poklesy v jiných oblastech spotřeby uhlí v zemi, včetně snížení poptávky po uhlí na výrobu cementu a oceli. „Očekáváme v následujících letech meziroční růst o pět až deset procent,“ uvedl Carlos Fernández Alvarez, vedoucí uhelného oddělení IEA pro agenturu Bloomberg. Celý sektor je bohužel do jisté míry „černou dírou“, protože Čína o něm zveřejňuje velmi málo statistických informací.

Tady dovolte malou odbočku k historii objevu reakcí, které nový čínský průmysl pohání. Pod vynálezem procesu jsou primárně podepsáni dva vědci z německého „Kaiser-Wilhelm-Institut für Kohlenforschung“ (Institut císaře Viléma pro výzkum uhlí): Franz Fischer a Hans Tropsch.

Na problému pracovali několik let, v roce 1925 dosáhli uspokojivých výsledků a podali si žádost o patent, který získali 20. července téhož roku (krátká historie objevu i s fotografiemi původního vybavení je dostupná zde).

Myšlenka „zkapalňování uhlí“ přitom nebyla jejich originálním nápadem. Řešila se už na konci 19. století. Fischer a Tropsch ovšem přišli na nový, nepřímý způsob zkapalňování uhlí. Při něm se uhlí a vodík nejprve silným zahřátím převedou na syntézní plyn (směs oxidu uhelnatého a vodíku). Tento plyn pak reaguje s kovovým katalyzátorem a může být přeměněn na kýžené látky.

Po patentování byl proces dále optimalizován pro průmyslové využití, k čemuž sloužilo i testovací zařízení v areálu institutu. Výzkumníkům se podařilo vyrobit široké spektrum kapalných a plynných uhlovodíků, z nichž se vyráběl benzin, nafta, syntetické motorové oleje i chemické suroviny.

Ekonomicky se však proces v období Výmarské republiky nevyplácel. To se změnilo s nástupem nacistů k moci v roce 1933. S cílem dosáhnout soběstačnosti v surovinách režim masivně podporoval a dotoval zavádění syntézy do velkovýroby. V roce 1941 už existovalo devět závodů s roční produkcí 300 tisíc tun, které přispívaly k výrobě maziv a paliv během druhé světové války.

Po skončení války kvůli rostoucí dostupnosti levné ropy ekonomický základ pro Fischer-Tropschův proces v Německu vymizel. Zájem o něj však přetrval v jiných zemích. V polovině 50. let začala výstavba závodů například v Jihoafrické republice, bohaté na snadno dostupné uhlí. V následujících desetiletích byl proces dále rozvíjen, například rozšířením spektra použitelných surovin.

S přeměnou domácího uhlí na strategicky důležitá paliva se pochopitelně experimentovalo i u nás. V severočeské pánvi, konkrétně v Záluží u Mostu (dnes součást Litvínova), vyrostl postupně od roku 1939 pod německou taktovkou gigantický komplex Sudetenländische Treibstoffwerke (STW). Po válce byl znám jako Stalinovy závody, později Chemické závody Československo-sovětského přátelství a dnes je součástí skupiny ORLEN Unipetrol.

Zde se ve velkém vyráběl syntetický benzin a další produkty z místního hnědého uhlí, avšak primárně pomocí jiného, tzv. Bergius-Pierova procesu. Tento proces, vyvinutý Friedrichem Bergiem již před první světovou válkou a postupně zdokonalovaný, spočívá v přímé reakci uhlí s vodíkem za vysokých tlaků a teplot.

Výsledkem byla rovněž kapalná paliva, tolik potřebná pro válečnou mašinerii a později pro poválečnou obnovu a industrializaci Československa. Ale už v druhé polovině 50. let byl zahájen přechod na výrobu produktů z ropy, dokončený úplně na začátku 70. let.

Závod v Záluží se stal jedním z největších producentů syntetických paliv v Evropě a jeho strategický význam byl obrovský. Byl proto také cílem masivních spojeneckých náletů na konci druhé světové války. Výroba syntetických paliv zde pokračovala i hluboko do poválečného období, než byla postupně utlumena s rostoucí dostupností levnější sovětské ropy. Té se letos Česko po dlouhých desetiletích zbavilo.

Také Čína už desítky let část svého uhlí mění na chemické produkty a kapalná paliva v rámci toho, co odborníci nazývají „tradičním“ uhelným chemickým průmyslem. Výchozím bodem bylo téměř vždy metalurgické uhlí, přeměněné na koks a dále transformované na hnojiva na bázi amoniaku a chemikálie na bázi acetylenu.

Během posledních dvou desetiletí však Čína vybudovala nad tímto tradičním odvětím pomyslné druhé a modernější patro. To je založeno na nových variantách Fischer-Tropschova procesu a na sofistikovaných nových metodách, včetně syntézy metanolu pro výrobu petrochemických produktů, jako jsou olefiny, které se následně používají k výrobě plastů.

Tyto moderní techniky byly na počátku tisíciletí převážně experimentální. Komerční projekty začaly růst jako houby po dešti až po roce 2010 a po krátké přestávce se v posledních letech objevily další, zejména v čínském vnitrozemí. Právě tam, daleko od pobřežních měst, se nachází většina uhelných ložisek země.

Rozsah tohoto průmyslu dalece přesahuje produkci přeměny uhlí na chemikálie ve všech ostatních zemích. Při pohledu na některé modernizované závody uhlí ani nezahlédnete: Těží se v podzemí téměř přímo pod chemickými zařízeními, dopravníky ho přepravují do pecí, kde se zplyňuje a transformuje. A pak se stává součástí běžných výrobků od plastových lahví po syntetické tkaniny.

Pro Peking je průmysl konverze uhlí výhodný hned na dvou frontách. Především posiluje energetickou bezpečnost. Čína je na uhlí bohatá, a proto je každá tuna kapalného paliva, hnojiv a petrochemikálií, kterou vyrobí pomocí této nejšpinavější fosilní suroviny, tunou, kterou nemusí vyrábět z dovážené ropy a zemního plynu. Vláda dlouhodobě vnímá svou závislost na dovážených fosilních palivech jako hrozbu pro národní bezpečnost.

Konverze navíc otevírá nové využití pro místní uhlí v době, kdy tradiční spotřebitelé – elektrárny, ocelárny a cementárny – pravděpodobně sníží poptávku. Těžba této komodity, v níž je Čína světovou jedničkou, přímo zaměstnává asi dva miliony lidí a mnoho dalších v navazujících odvětvích, jako je doprava.

Peking tedy má zájem na udržení určitých objemů těžby i do budoucnosti, kdy by poptávka z elektráren měla klesat. Nedá se ovšem říci, že by šlo o rovnocennou náhradu: Celková těžba uhlí v Číně činila v roce 2025 zhruba 4,76 miliardy tun, a na přeměnu na uhlovodíky se tedy spotřebovala méně než desetina vytěžené suroviny. Zatímco však objem uhlí spáleného na výrobu elektřiny v nejlepším případě stagnuje, objem uhlí přeměněného na chemické sloučeniny roste a růst bude.

Udržení poptávky po uhlí je ještě důležitější v hlavních těžebních regionech, jako jsou Šan-si, Vnitřní Mongolsko, Sin-ťiang a Šen-si. V Sin-ťiangu státní gigant China Energy Investment Corp. investuje podle Bloombergu miliardy dolarů do moderních a mnohem pokročilejších verzí Fischer-Tropschova procesu.

Na průmyslových konferencích čínští uhelně-chemičtí giganti návštěvníkům hrdě ukazují laboratorní baňku s nápisem „Univerzální nafta na bázi uhlí“. Státem vlastněné noviny popisují jejich závody jako „ropná pole v moři uhlí“.

Ukazuje se, že uhlí sice možná není „cool“, ale rozhodně také není věcí minulosti. Celosvětová poptávka podle IEA loni vyšplhala na historické maximum a vše nasvědčuje tomu, že zůstane na téměř rekordních úrovních ještě několik let. Sto let poté, co Franz Fischer a Hans Tropsch vyvinuli svůj stejnojmenný proces v Institutu císaře Viléma pro výzkum uhlí ve městě Mülheim an der Ruhr, svět stále nachází nové způsoby, jak jej využívat.

V plné verzi newsletteru TechMIX toho najdete ještě mnohem víc. Přihlaste se k odběru a budete ho dostávat každou středu přímo do své e-mailové schránky.