Jeśli idzie o motoryzację, to Polska jest gazową potęgą. Ale kiedy mówimy o autach na gaz, to najczęściej mamy na myśli pojazdy wyposażone w instalacje LPG, czyli na gaz ciekły (liquefied petroleum gas). I chociaż na tym paliwie też ugotujemy obiad – o czym zaświadczą posiadacze butli w ogródkach działkowych – to LPG jest mieszaniną propanu i butanu. Kiedy zaś mówimy o gazie ziemnym, odnosimy się do mieszanki zawierającej głównie metan.

Z tego względu wykorzystanie go jako paliwa do samochodów jest korzystne dla jakości powietrza: ponieważ jest prostszy chemicznie (ma jeden atom węgla i cztery wodoru), to jego spalanie wytwarza znacznie mniej niepożądanych związków chemicznych niż benzyna, która jest mieszaniną różnych węglowodorów (zawierających od czterech do 12 atomów węgla). – W efekcie, gdyby po naszych miastach jeździły wyłącznie samochody napędzane gazem ziemnym, mielibyśmy znacznie mniej problemów ze smogiem – mówi dr hab. inż. Mirosław Kwiatkowski z Wydziału Energetyki i Paliw Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie.

Z gazem ziemnym jest właściwie tylko jeden problem: jego magazynowanie. Ponieważ w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym w zbiorniku wielkości przeciętnego baku nie mieści się go zbyt wiele, to naukowcy uciekają się do różnych sztuczek, aby upakować go jak najwięcej w sensownych gabarytach.

Jedną z nich jest magazynowanie gazu ziemnego w postaci skroplonej (LNG) w temperaturze -161 stopni Celsjusza. Dzięki temu jesteśmy w stanie upchnąć ok. 600 razy więcej błękitnego paliwa w tej samej objętości baku. Niestety, rozwiązanie to wymaga drogich zbiorników i skomplikowanej infrastruktury.

Kolejną sztuczką jest jego sprężanie, czyli zwiększanie ciśnienia magazynowanego gazu ziemnego (CNG, compressed natural gas); napędzane takim paliwem auto ma zasięg około jednej czwartej benzyniaka. – Niestety, główna wada tej technologii jest taka, że to skomplikowany proces. Ponieważ w grę wchodzą duże ciśnienia, nawet 200 razy większe niż atmosferyczne, potrzebne są bardzo drogie sprężarki oraz odpowiednia konstrukcja zbiorników, które, aby wytrzymać takie ciśnienie, muszą być duże i ciężkie. W efekcie technologia ta jest niepraktyczna dla indywidualnych odbiorców – tłumaczy dr hab. Kwiatkowski.

>>> Czytaj też: Czarne chmury nad autami elektrycznymi. Oto paliwo przyszłości lepsze niż... prąd 

Dlatego naukowiec z Krakowa postanowił sięgnąć po jeszcze inną technologię – adsorbowanego gazu ziemnego (ANG, adsorbed natural gas). Wykorzystuje się tutaj materiały mikroporowate – np. aktywny węgiel – które potrafią ”uwięzić„ w sobie cząstki metanu. – Dzięki zastosowaniu takich materiałów możemy upakować więcej gazu ziemnego do zbiornika bez uciekania się do wysokich ciśnień, co oznacza prostszą konstrukcję, cieńsze ściany, bezpieczniejsze użytkowanie, a w efekcie niższe koszty całego rozwiązania – mówi dr Kwiatkowski. Naukowiec dodaje, że jego celem jest opracowanie zbiornika, który będzie miał wielkość koła zapasowego.

Krakowski badacz wskazuje też, że taki zbiornik wciąż może się opłacać, biorąc pod uwagę, że musi być wyposażony w układ regulacji temperatury. Chłodzenie jest potrzebne, ponieważ zbiornik podczas napełniania będzie się nagrzewał (jest to związane z tym, że cząsteczki metanu osiadają w porach, oddając energię w postaci ciepła), a wraz ze wzrostem temperatury maleje objętość gazu, jaka się w nim zmieści. Z kolei jeśli na zewnątrz zbiornika temperatura jest wyższa, gaz niechętnie wydostaje się na zewnątrz; wtedy będzie potrzebne delikatne podgrzanie.

Niestety, pojazdy napędzane ANG mają podstawową wadę: mniejszy zasięg niż ich benzynowi kuzyni. Przy tej samej objętości zbiorników auto na gaz ziemny jest w stanie przejechać jedną piątą–jedną czwartą tego, co benzyniak. Nie zmienia to jednak faktu, że naukowcy na całym świecie starają się udoskonalić tę technologię od ponad 20 lat, a tu i ówdzie podejmowane są próby jej komercjalizacji. Jedną z nich jest zaprezentowana przez dostawcę takich rozwiązań z USA modyfikacja Forda F-150, najbardziej popularnego pick-upa w Stanach Zjednoczonych, napędzanego gazem ziemnym właśnie.

Trwa szósta edycja konkursu ”Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki„, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Do 17 maja w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej, wybrane spośród 54 prac nadesłanych przez uczelnie oraz instytuty.

Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi 22 maja podczas kongresu Impact’19 w Krakowie. Nagrodami są 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej), ufundowana przez organizatora.