Dodana vrijednost štetnih emisija: Uhvaćeni ugljikov dioksid u posebnim se reaktorima pretvara u dijamante

Ni dijamanti više nisu ono što su bili, ali ne brinite se – i dalje bliješte jednakim sjajem, bilo da su mukotrpno iskopani iz Zemljine utrobe, uzgojeni u laboratoriju bilo da su, po najnovijem, nastali iz – ugljikova dioksida isisanoga iz zraka. Kakvi god bili, karati još određuju njihovu vrijednost i cijenu; uopće nisu jeftini. Ovi posljednji u prodaji su od prošle godine.

U svojem ih je laboratoriju stvorila američka tvrtka Aether, startup koji su 2018. osnovali Ryan Shearman i Daniel Wojno nadahnuti tekstom o hvatanju ugljikova dioksida iz zraka, nakon čega su počeli istraživati može li se on upotrijebiti i za proizvodnju dijamanata.

Njihov je startup prikupio 18 milijuna dolara investicije kako bi se upustio u tu pustolovinu postavši tako konkurencija Diamond Foundryju, poznatom startupu u koji je uložio i holivudski glumac Leonardo DiCaprio, ali koji na drugi način proizvodi umjetne dijamante.

Osviještenost industrije

Tehnologija proizvodnje sintetičkih dijamanata poznata je godinama, no s razvojem novih tehnologija sve se više usavršava te je stvorila i dijamante iz 'kvarna' zraka. Umjetni dijamanti u laboratoriju nastaju oponašanjem uvjeta u kakvima nastaju prirodni dijamanti koji se oblikuju u Zemljinoj utrobi na dubini od 150 kilometara te se zbog visoke temperature i tlaka, ugljik, odnosno grafit, pretvara u dijamant koji geološke sile potiskuju bliže Zemljinoj površini.

Do stijena u kojima su prirodni dijamanti nije lako doći, njihovo rudarenje vrlo je skupo, a umjetni dijamanti nastali u laboratoriju gotovo su im jednaki. Vrlo su kvalitetni, mogu se proizvesti u raznim bojama, a zbog niže cijene dostupni su većem broju kupaca. Osim što se upotrebljavaju za nakit, rabe ih i razne industrije za svoje potrebe.

Iako proizvođači dijamanata više vole blješteće komadiće stijena, klimatske promjene dotaknule su i draguljarsku industriju. Naime, Aether nije jedina tvrtka koja proizvodi umjetne dijamante upotrebom ugljikova dioksida iz zraka, ali razlikuje se od ostalih jer, osim što proizvodi dijamante u procesu koji pokreće zelena energija, izvlači dvadeset tona ugljikova dioksida iz atmosfere po jednom karatu koji proizvede.

Takva proizvodnja još nije isplativa zbog toga što je postupak isisavanja ugljikova dioksida iz zraka vrlo skup, ali očekuje se da će pojeftiniti zbog razvoja novih tehnologija i usavršavanja procesa proizvodnje umjetnih dijamanata.

Proizvodni proces

Najveća je tvrtka za izravno hvatanje ugljikova dioksida iz zraka Climeworks, čije je sjedište u Švicarskoj. Njemu tvrtke poput Microsofta plaćaju oko 600 dolara za hvatanje tone ugljikova dioksida. Aether također surađuje s Climeworksom, ali iako Shearman ne želi otkriti koliko plaća za njegove usluge, tvrdi da može pretvoriti tonu zarobljenoga ugljikova dioksida u dijamante vrijedne milijune dolara. Poznati su kao dijamanti tipa IIa (kakve je teško pronaći u prirodi), vrlo su visoke čistoće i stoje od pet tisuća do više od deset tisuća dolara po karatu.

– Ovaj cjenovni rang viši je od mnogih konkurenata koji proizvode dijamante u laboratoriju i bliži je onomu prirodnih dijamanata zbog dodatnog ulaganja u zelenu energiju – izjavio je Shearman.

Postupak proizvodnje 'ugljikovih' dijamanata počinje tako što Aether kupi ugljikov dioksid od Climeworksa i dopremi ga u SAD te u laboratoriju pretvori u metan visoke čistoće ili CH4. Taj se metan zatim ubrizga izravno u dijamantne reaktore u kojima se metodom kemijskog taloženja pare nekoliko tjedana uzgaja sirovi dijamantni materijal. Proces kemijskog taloženja pare uključuje zagrijavanje plinova na vrlo visokim temperaturama, i to gotovo u uvjetima vakuuma, pri čemu se troši velika količina energije. No taj proces nema ugljikov otisak jer se upotrebljava ili nuklearna energija ili energija iz obnovljivih izvora.

Nakon što dijamanti prestanu rasti, šalju se u Surat u Indiji gdje se režu i poliraju te zatim plasiraju na američko tržište dijamanata.

– Zamislili smo ovo kao proizvodnu tehnologiju koja će nam omogućiti proizvodnju dijamanata jednako kvalitetnih kao što su najbolji dijamanti na tržištu, ali bez svih negativnih učinaka koji su povezani s rudarenjem dijamanata ili tradicionalnim uzgojem u laboratoriju, koji nameću niz izazova – rekao je Shearman.

Poništavanje osobnih emisija

Prema njegovim riječima, tvrtka temelji predanost na podatku da je godišnji ugljikov otisak prosječnog Amerikanca oko šesnaest tona, što znači da većina kupaca može očekivati ​​da će kupnjom Aetherovih dijamanta poništiti osobne emisije koje odašilje u godinu dana.

Aether je prve dijamante isporučio kupcima​​ sredinom 2021., ali podatci o prodaji zasad su poslovna tajna. Zna se jedino da je tvrtka prošle godine proizvela 'stotine karata dijamanata', a ove godine planira proizvesti tisuće. Proizvodnjom 'ugljikovih' dijamanata utječe se na rješavanje dvaju problema: visoke cijene izravna hvatanja ugljikova dioksida iz zraka i zabrinutosti zbog onečišćenja okoliša i kršenja ljudskih prava (dječji rad) povezanog s rudarenjem dijamanata i industrijom dijamanata.

Iako bi se, prema mišljenju stručnjaka, Aetherovo pretvaranje ugljikova dioksida u dijamante moglo primijeniti na mnoge industrije, usredotočenost na luksuz zasad osigurava profitabilnost i omogućuje tvrkin razvoj.

Dobre i bjelančevine

Osim dijamanata, u ugljikovu dioksidu skrivaju se i visokokvalitetni proteini jer bakterije pretvaraju staklenički plin u proteine koji se mogu upotrebljavati kao stočna ili čak ljudska hrana, na čemu radi Econutri iz Graza, startup proizišao iz Austrijskog centra za industrijsku biotehnologiju (ACIB) i Tehnološkog sveučilišta u Grazu. S pomoću vodika i mikroorganizama želi pretvoriti štetni staklenički plin ugljikov dioksid u visokokvalitetne bjelančevine. U tijeku je gradnja pokusnog pogona u kojemu će se to događati.

Tehnologija iskorištavanja ugljika (tako se naziva postupak hvatanja i upotrebe CO₂) temelji se na istraživanju Helmuta Schwaba, bivšeg čelnika Instituta za molekularnu biotehnologiju na Tehnološkom sveučilištu u Grazu i suosnivača ACIB-a, a razvijena je zajedno s Petrom Heidinger iz Instituta za računsku biotehnologiju na Sveučilištu Graz Technology (TU) i njezinim timom. U tom postupku upotrebljavaju se mikroorganizmi, odnosno Cupriavidus necator, bakterija koja može rabiti ugljikov dioksid kao sirovinu, ali zahtijeva veliku količinu energije u obliku vodika.

– Bakterija djeluje slično kao biljke, osim što se umjesto svjetlosti kao izvor energije upotrebljava vodik. Energija se dobiva biološkim izgaranjem, odnosno oksidacijom vodika s kisikom, čime nastaje voda. Na kraju procesa Cupriavidus necator može pohraniti do osamdeset posto visokokvalitetnih bjelančevina u svoju biomasu na ekološki prihvatljiv način koji štedi prostor – objasnio je Schwab.

Zamjena za brašno i soju

Inače, proces je iznimno energetski učinkovit jer se mikroorganizmi, koji nisu genetički modificirani, sami razmnožavaju i zahtijevaju samo nekoliko hranjivih tvari i ugljikov dioksid. Proteini iz ugljikova dioksida proizvode se u laboratoriju, ali ​Econutrijin je cilj u idućih nekoliko godina spojiti bioreaktore s industrijskim pogonima poput cementara kako bi se upotrebljavao ugljikov dioksid iz njihovih ispušnih plinova. U suradnji s austrijskom tvrtkom taj startup već gradi pokusni bioreaktor ukupnog obujma od tristo litara kako bi se postavili potrebni temelji za ekonomičan bioproces.

– Rezultati će se uklopiti u planiranje gradnje velike tvornice kako bi se u sljedećih nekoliko godina mogle proizvoditi velike količine bjelančevina – iznijela je Econutrijeva izvršna direktorica Verena Schwab.

Prerađena biomasa bogata proteinima moći će se upotrebljavati kao zamjena za riblje brašno ili soju u prehrani stoke. Budući da je poljoprivreda jedan od najvećih onečišćivača okoliša, Econutri također razmišlja o proizvodnji različitih proteinskih proizvoda za ljudsku prehranu na taj način, a ta bi se tehnologija mogla rabiti i za proizvodnju ekološki prihvatljive bioplastike.