Korak ka zelenoj energiji: Kako je sarajevski PMF uz podršku NATO-a izradio prototip gorive ćelije

Zelena energija i ekološki prihvatljiva goriva, pojmovi su koji se sve češće spominju u evropskom javnom prostoru. Iako se politika u BiH još nije ozbiljnije posvetila ovom problemu, nauka jeste, a jedan takav projekt trenutno je aktuelan na Prirodno-matematičkom fakultetu Univerziteta u Sarajevu.

Naime, u okviru programa NATO Science for Peace (Nauka za mir), Prirodno-matematički fakultet, tačnije Katedra za fizikalnu hemiju i Centar za napredne tehnologije u Sarajevu (CNT), uspješno su završili izradu prototipa gorive ćelije – uređaja koji predstavlja neodvojivi dio transformacije prema zelenoj energiji.

Tim povodom, na Katedri za fizikalnu hemiju razgovarali smo s profesorom Sanjinom Gutićem koji uz profesore iz Ljubljane i Beograda, Nejca Hodnika i Igora Paštija, predstavlja voditelja ovog projekta.

On je za Klix.ba podijelio detalje projekta na kojem radi PMF, značaju i ulozi gorivih ćelija, ali i o regionalnoj i institucionalnoj saradnji ove Katedre s drugim institucijama.

“Projekt je službeno počeo u januaru 2020. godine i traje tri godine tj. do 2023. godine. On je zapravo prirodni nastavak saradnje Fakulteta za fizičku hemiju Univerziteta u Beogradu, Prirodno-matematičkog fakulteta Univerziteta u Sarajevu i Hemijskog instituta iz Ljubljane. Naša se saradnja odvijala u raznim sferama i prije ovog projekta, a 2019. godine smo odlučili aplicirati za grant u okviru programa NATO Science for Peace (SPS), a dozvolu za projekt smo dobili u novembru iste godine”, ističe profesor Gutić na početku razgovora.

Kada je riječ o detaljima samog projekta, ističe kako je tema projekta zapravo bila razvoj katalizatora za gorive ćelije.

“Riječ je o razvoju platinskih i neplatinskih katalizatora. To je zapravo problematičan detalj u samoj gorivoj ćeliji. Platina je vrlo skup i vrlo rijedak metal koji je najbolji katalizator. Međutim, ako se ona koristi, onda nema širu uptorebu. Naučni dio projekta se svodi na to da se nađu novi načini za pripremu platinskih nanočestica i da se smanji količina platine, ili da se zamijeni nekim neplatinskim metalima. Konkretno, katalizator u našoj gorivoj ćeliji je platina na redukovanom grafen-oksidu koju smo pripremili ovdje na fakultetu”, pojašnjava.

U kontekstu saradnje institucija iz Slovenije, Srbije i Bosne i Hercegovine, Gutić ističe kako NATO Science for Peace program podrazumijeva tri stvari – da implementacija istraživanja bude u realnim sistemima, da u projektu učestvuju minimalno jedna članica NATO saveza i jedna država koja nije članica NATO-a i da projekat bude u skladu s minimalno jednim od definisanih ključnih prioriteta (NATO SPS Key Priorities).

“Kao ‘end user’ ili krajnji korisnik, u našem slučaju se ponudio Centar za napredne tehnologije u Sarajevu (CNT) i ova institucija će zapravo aplicirati naše rezultate u realnom sistemu. Konkretno, kroz ovaj projekt, CNT je napravio dizajn naše gorive ćelije, a mi smo razvijali katalizator na kojem se dešavaju glavne stvari”, ističe Gutić.

Gorive ćelije kao osnova zelene energije

Pojmovi poput zelene energije se u posljednjem periodu naročito potenciraju unutar država članica Evropske unije. Međutim, veliki broj građana zapravo nije upoznat sa svim elementima koji mogu doprinijeti kvalitetnoj transformaciji države prema ekološkim politikama koje mnogi nazivaju i “politikama budućnosti”.

Na pitanje šta zapravo podrazumijevaju gorive ćelije, Gutić ističe kako je taj pojam dugo prisutan u nauci, ali da mu se tek u posljednje dvije decenije posvećuje veća pažnja.

“Goriva ćelija nije nova stvar, to je sistem koji je poznat odavno, ali je njihov razvoj bio usporen. U zadnjih 10 ili 20 godina kako je intenzivnija priča o tranziciji na zelenu energiju, sve se više ljudi okreće gorivim ćelijama kao alternativi motorima s unutrašnjim sagorijevanjem. Motori sa unutrašnjim sagorijevanjem imaju fosilno gorivo koje proizvodi energiju, a kao nusprodukt dobijamo CO2 i vodu. U gorivim ćelijama sagorijeva vodik, a kao nusprodukt imamo samo vodu. Taj vodik se može proizvoditi elektrolizom ili fotolizom vode. Zeleni vodik se dobija upravo tako – čistim putem. Pri tome, energija potrebna za elektrolizu vode mora doći iz obnovljivih izvora”, govori Gutić.

Također, naglašava kako je zeleni vodik ujedno i najskuplji, ali da je njegova primjena i više nego široka.

“EU ulaže ogromna sredstva na unapređenju tehnologija kako bi on bio konkurentan. Jako je bitno da njegova cijena bude niska kako bi on postao konkurentan generalno za skladištenje energije i industrijske potrebe. Goriva ćelija upravo troši taj vodik. Ona je jedna karika u lancu o zelenoj energiji. Ona je sistem koji će pretvoriti vodik nazad u vodu i pri tome osloboditi energiju”, ističe profesor.

Pojašnjava kako je goriva ćelija koja je napravljena na Prirodno-matematičkom fakultetu zapravo s proton-propusnom membranom što donosi određene prednosti.

“Ona je poznata po tome što radi na temperaturi ispod 100 stepeni. Ne grije se, i može pretvarati vodik i kisik u vodu na sobnoj temperaturi. Ipak, u ovoj slučaju vodik mora biti čist jer tranzicija na zelenu energiju zahtijeva čist vodik koji služi kao ‘gorivo’ za ćeliju”, naglašava.

Primjena gorivih ćelija i vodika u praksi

Iako pojam gorive ćelije za širu populaciju sam po sebi može zvučati apstraktno, profesor naglašava kako je poenta cjelokupnog sistema zapravo ta da postoji mogućnost da se “energija ponese”.

“To je tako s baterijama, ali i sa vodikom. Baterije dominiraju u određenim segmentima, naročito kada je riječ o malim automobilima. Međutim, baterije nemaju dobre rezultate kada govorimo o transportnim vozilima, vozovima ili brodovima gdje je potrebna veća snaga. Vodik se u tom slučaju može koristiti po potrebi i davati veću snagu nego što se može dobiti iz baterija”, naglašava.

Ipak, Gutić pojašnjava kako se vodik, a i gorive ćelije, ne trebaju samo posmatrati kroz pokretanje vozila.

“On se državama Evropske unije razmatra, a negdje već i koristi i za stabilizaciju energetske mreže. Kada imate u energetskoj mreži veliku potrošnju struje, elektroprivreda mora povećati proizvodnju. Ako to ne uradi, dolazi do nestabilnosti mreže. Isto je i kada opadne potrošnja, automatski se mora oboriti i proizvodnja te struje. Gdje je tu vodik? Kada imate resurs, a nemate potrošnju, tu energiju koja se ne smije usmjeriti u mrežu možete usmjeriti u elektrolizu vode i tako dobiti vodik. Sutra, taj se vodik može iskoristiti kroz gorivu ćeliju i vratiti kroz energiju”, kazao je Gutić.

Uloga Centra za napredne tehnologije

Iako je projekt koji se finansira kroz NATO Science for Peace vezan za institucije u Ljubljani, Beogradu i Sarajevu, prilikom prijave projekta naglašeno je kako krajnji proizvod mora imati i krajnjeg korisnika. Prirodno-matematičkom fakultetu se za taj dio projekta ponudio upravo Centar za napredne tehnologije Kantona Sarajevo.

“Centar je formiran prije dvije i po godine tako da je relativno mlada ustanova i radi pri Ministarstvu privrede KS. Nas ima devet i uglavnom je koncipiran da bude naučnoistraživački odnosno razvojni centar. Naravno, pored stručnog segmenta, mi ne možemo raditi bez saradnje s drugim institucijama. Nakon što smo došli u kontakt s profesorom Sanjinom, odlučili smo da uđemo u projekt kao krajnji korisnik. Naš zadatak je bio da konstruišemo gorivu ćeliju i to su radili kolega Ibrahim Nuhić i kolega s PMF-a Dalibor Karačić”, navodi direktor Centra za napredne tehnologije Ensar Mulaosmanović.

Pojašnjava da su, uprkos činjenici da se radi o sitnim i osjetljivim dijelovima, nakon prvog pokušaja izrade došli do kvalitetnog proizvoda.

“Bitno je zaista naglasiti kako je ovo proizvod dvije domaće ustanove i sve što je napravljeno, napravljeno je tu. Sada slijede detaljna elektrohemijska ispitivanja i testiranja. CNT će u narednom periodu raditi i na razvoju dodatnih ćelija, odnosno pravljenju ‘stacka’. Jedna ćelija može dati jedan volt, a da bi imali dovoljan napon za pokretanje, potrebno je imati 40 ili 50 volti. To je upravo naš naredni korak”, pojašnjava direktor.

“Dokaz da u BiH postoji pamet”

Na kraju razgovora, profesor Gutić je govorio o kolektivu Prirodno-matematičkog fakulteta koji je učestvovao u projektu, saradnji s NATO-om, ali i o saradnji između regionalnih institucija.

“Za ovaj prototip koristili smo naš katalitički materijal razvijen u našoj laboratoriji, što je inovativni dio projekta. Pokazali smo da u Bosni i Hercegovini postoji pamet. Ljudi prolaze pored ove zgrade i ne znaju šta se zapravo dešava iza zidova. Imamo skroman istraživački tim, tu su kolege Dalibor Karačić, Ajla Begić i Edin Živalj, te su ujedno bili i stipendisti projekta. Izbacili smo konkretan proizvod, istestirali ga u našoj laboratoriji te smo ga počeli testirati u realnom sistemu. Postoji ekipa, postoji volja, ali i podrška kroz programe kao što je NATO SPS”, pojašnjava Gutić.

Također, naglasio je kako je za cijeli projekt važna saradnja i sa Beogradom i Ljubljanom.

“Kolege iz Slovenije koordiniraju projekt i rade na dijelovima koji su interesantni samoj vojsci, odnosno NATO-u. Dijelove oko grafena radimo mi i kolege u Beogradu, s tim što je Beograd mnogo više fokusiran i na teorijski pristup što je važan dio jer nas oni usmjeravaju. Ekipa u Beogradu ‘puno računa’ i na svu sreću ih imamo. Kada napravimo materijal, moramo uraditi detaljnu karakterizaciju da bi znali šta imamo tu. Trenutno sva ta ispitivanja u svrhu karakterizacije radimo u Beogradu jer, osim elektrohemijskih instrumenata, u BiH nemamo potrebnu instrumentaciju” ističe profesor.

Na pitanje koliko je zapravo teško sarađivati s NATO-om, Gutić naglašava kako su projekti ove vojnopolitičke alijanse itekako fleksibilni.

“To su vrlo fleksibilni projekti gdje je fokus na saradnji institucija iz različitih zemalja. Nismo smislili saradnju samo zbog NATO-a već smo sarađivali s Beogradom i Ljubljanom i oni su to prepoznali, kao i naše rezultate pa su odlučili da će nam pomoći kroz ta sredstva. Nemamo veze s vojskom, fokus je na nauci i njenom razvoju. Komunikacija s njima je jednostavna i cijene to što uradimo i prije svega taj projekt pravdamo kroz našu saradnju s Beogradom i Ljubljanom. Ono što je zanimljivo, voditelji projekta, Nejc Hodnik (Slovenija), Igor Pašti (Srbija) i ja, nemamo pravo na honorar kroz ovaj projekt. Imamo pravo dati stipendije istraživačima i studentima. NATO uslovi su takvi da mi nemamo ličnu materijalnu korist od toga. Poenta je da sarađujemo, podižemo kapacitete i radimo konkretne stvari značajne za društvenu zajednicu“, govori Gutić.

U zaključku razgovora, profesor Sanjin Gutić naglašava da će se Bosna i Hercegovina kad-tad morati posvetiti projektima kao što je ovaj i izradi državne strategije zelenih politika.

“Mi ćemo se morati natjerati na ovakvu proizvodnju energije jer smo dio evropskog prostora. Ako ne želimo da budemo u totalnoj izolaciji, prije ili kasnije ćemo se morati natjerati da razvijamo strategiju. Nadam se da će se ovi projekti prepoznati i na većem nivou, naročito ako pokažemo da imamo kapacitet za razvoj sistema kao što su gorive ćelije i da imamo svoj koncept u svemu tome”, zaključuje na kraju razgovora za Klix.ba profesor na Prirodno-matematičkom fakultetu u Sarajevu Sanjin Gutić.