Bizonyos anyagok elengedhetetlenek a modern ipar működéséhez, ezek közül némely igen kis mennyiségben érhető el, vagy gyorsan fogy, és kevés maradt belőle. Egy ezek közül a kén: kénsav nélkül elképzelhetetlen az akkumulátorgyártás, de nélkülözhetetlen a műtrágyák előállításához is, azonban a nem elegendő mennyisége az élelmiszeripart is veszélyezteti.

A University College London tanulmánya arra hívja fel a figyelmet, hogy a kénsav iránti globális kereslet 2040-re majdnem kétszeresére, 246-ról 400 millió tonnára fog emelkedni. Ez az intenzívebb mezőgazdaságnak, és a fosszilis tüzelőanyagokról való átállásnak lesz köszönhető.

Elég nagyvonalú a fenntarthatónak szánt, zöld technológiákat egy olyan nyersanyagra alapozni, amelynek fogyni fog a készlete, a természetben kevés helyen elérhető, és káros bányászati tevékenységgel lehet megszerezni. A kutatók szerint az évente fellépő hiány a jelenlegi kínálat 40%, de akár 130%-a is lehet majd, ez a szénalapú technológiáról átállás ütemétől függ.

Jelenleg a kereslet csupán 20%-át fedezi a bányászat

Jelenleg a kereslet csupán 20%-át fedezi a bányászat – fotó: Pixabay

Okostelefon vagy élelmiszer?

A modern iparban megkerülhetetlen kénsav kell a foszforos műtrágyákhoz is, melyek a világ élelmezésében komoly szerepet játszanak, azonban a széleskörűen használt lítium-ion akkumulátorokhoz szükséges ritkaföldfémek kinyerése is ezzel történik.



Jelenleg a világ keresletének 80%-át a nyersolaj és földgáz kéntelenítése során kinyert kén fedezi (ez a folyamat csökkenti a savas esőkért felelős kén-dioxid-kibocsátást). Emiatt a fosszilis tüzelőanyagok mennyiségének csökkenése együtt fog járni a kénkínálat szűkülésével. Ha nem csökken a kereslet a kénsavra, akkor a környezetre igen káros kénbányászati tevékenység fokozódni fog.

A kénbányászat rendkívül veszélyes emberre és környezetre egyaránt

A kénbányászat rendkívül veszélyes emberre és környezetre egyaránt – fotó: Pixabay

A kutatást vezetője, Mark Maslin professzor felhívja a figyelmet, hogy kénhiány korábban is kialakult, ám most egy más helyzettel nézünk szembe. Az elem forrása változik meg: eddig a tüzelőanyaggyártás melléktermékként tekintettünk rá, de ha csökken, vagy megszűnik ez a megfizethető, nagy mennyiségben és könnyen elérhető kén, az a bányászat fellendülését hozza magával. Ez pedig szennyező, mérgező, romboló, és drága, úgyhogy sürgősen kutatni kellene az olcsó, alacsony környezetterhelésű alternatívákat nagy mennyiségű kén előállítására a földkéregben rejlő bőséges ásványi szulfátkészletből, valamint nemzetközi egyezményekkel szabályozni kellene a kénbányászatot.

A piaci átrendeződés az élelmiszeripart sújthatja

Dr Simon Day, a tanulmány társszerzője attól fél, hogy a csökkenő kínálat miatti átrendeződés során a zöldtechnológia túllicitálja a műtrágyagyártókat, ami az élelmiszer-előállítást veszélyezteti, elsősorban a fejlődő országokban.

A csökkenő kínálat ellensúlyozására javasolják a szennyvízből foszfor kinyerésére szolgáló technológia fejlesztését, az akkumulátorok újrafeldolgozását. Szükséges volna az akkumulátorokról való gondolkodást megváltoztatni, mert a sok kén a nagy kapacitású, kis súlyú akksikhoz kell, a nehezebbekhez kevesebb.

Az elemek, akkumulátorok újrahasznosítását fokozni kell

Az elemek, akkumulátorok újrahasznosítását fokozni kell – fotó: Pixabay

Nehéz megjósolni a jövőben jelentkező hiányt, mert a fosszilis tüzelőanyagokról átállás csak mostanában kezdődik, így a kénkrízis még előttünk van, tehát időben vagyunk felkészülni a helyzet kezelésére.

Alternatív technológiák

Az első akkumulátort Gaston Planté állította elő 1859 és 1862 között Franciaországban. A lemezeket ólomlemez-csíkokból készítette, majd kénsavba mártva egyenárammal többször feltöltve és kisütve aktív anyagot hozott létre.

A korai technológiában sok volt felhasznált áram, és keveset tudtak eltárolni. 1881-ben jött rá Henri Tudor, hogy a sima felületű lemez helyett apró rácsozatúval kell a felületet növelni, ezután már hétköznapi használatra is alkalmasak lettek az akkumulátorok.

Az utóbbi 160 évben a legnagyobb akkumulátor-ipari változások a fizikai paraméterekben történtek, a technológia alapja máig sem változott: ólom és kénsav kémiai reakciója.

Tudósok a lítium-kén akkumulátor-technológiai kísérletek során szobahőmérsékleten is megfigyelték a kén kémiai fázist monoklin gamma-fázisát. Ebben az állapotban a teszt során 4000 töltési cikluson keresztül vizsgálták a teszt-akkumulátort bármiféle észrevehető kapacitáscsökkenés nélkül. Ez az új technológia minimum kétszer annyi ideig bírja, mint a régi lítium-ionos, ugyanolyan gyorsan tölthető, de a súlya harmadannyi.


Lehetséges megújuló fából előállított ligninalapú kemény szén felhasználásával is akksit gyártani. A kutatás ráadásul arra irányul, hogy nagyrészt európai nyersanyagokból tudják létrehozni, rövidítve az ellátási láncot, csökkentve a szén-dioxid-kibocsátást.

Egy másik kutatócsoport vízzel aktiválható, eldobható papírakkumulátort fejlesztett ki. Ez kis teljesítményű, egyszer használatos eldobható elektronikai eszközökben lenne használható.