Vysoce obohacený uran. Kredit: Wikipedia.

V abstraktu článku uveřejněném před několika dny v Journal of American Chemical Society, se   britsko-francouzko-německý tým pochlubil, že:  „ [U(η⁸-Pn^††)(η⁵-Cp*)] (1) (Pn^†† = C₈H₄(1,4-SiⁱPr₃)_2, Cp* = C₅Me₅)  spolu s ethenem  [{(η⁸-Pn^††)(η⁵-Cp*)}₂U( u²:η²-C₂H₄)] “  Chemikové nám tím, řečí jim vlastní říkají, že s pomocí  "DU" se jim podařilo získat cenné chemikálie a nové zdroje energie.

Nejčastější formou využití ochuzeného uranu je munice. Na obrázku jsou střely Mark 149 Mod 2 20mm pro Phalanx CIWS na palubě USS Missouri.

Přeložme si poselství výzkumníků do lidštiny. Zkratkou DU se v anglicky mluvících zemích označuje ochuzený uran (depleted uranium). Přídomek „ochuzený“ si vysloužil tím, že radioaktivního izotopu byl zbaven ve prospěch uranu, kterému se říká obohacený uran. Zbavit  ho radioaktivity se nedaří zcela, a tak i když se mu říká ochuzený uran, příměsi radioaktivního izotopu 235 má v sobě 0,23 %. V přírodě těžený uran ho má obvykle 0,7 %. To znamená, že stále jde o radioaktivní látku, a je to takový nerudovský slamník jaderné energetiky. U biologů jisté malé uplatnění tento odpad  přece jen našel. V podobě dusičnanu uranylu ho podávají pokusným zvířatům, když jim hodlají přivodit patologický stav v ledvinách. To pochopitelně situaci neřeší.

Praktické upotřebení ochuzeného uranu pro malé zbraně. V terminologii vojáků to je „penetrátor“.

Význačnější množství ochuzeného uranu se využívá v nemocnicích, kde se jím stíní rentgenové záření. Jenže ani nemocnice nejsou bezedné a navíc přecházejí na vyšetřovací metody, které nás neozařují. Poněkud paradoxně se nejvíc o snižování množství odpadu zasazuje armáda. Pro látky jakou je olovo, mají válečníci odjakživa slabost. Dá se jimi zabíjet na větší dálku a uran je k tomu ještě vhodnější. I ten, který už moc nezáří. Má totiž hustotu 19,07 g/cm3. Téměř  dvakrát víc než olovo (přesně 1,7krát).     
To jsme již ale poněkud odbočili od toho, co se to vlastně civilům vedeným britským profesorem chemie F. Geoffrey N. Cloke, podařilo objevit. Z publikovaných rovnic vyplývá, že přišli na způsob, jak snadno převést alken na alkan za normální teploty a tlaku.

Kontaminovaná místa v Kosovu a na jihu Srbska, kde NATO použilo střely s ochuzeným uranem.

Že se moc nechytáte? Tak jinak: Ethen transformovali na ethan. Že ani to moc nepomohlo? Tak ještě jednou a  hezky česky a postaru: Když nad etylénem zamávali "kouzelným uranovým proutkem", vypadl jim etan. To není špatné když uvážíme, že třeba od etanu k etanolu, to je co by kamenem dohodil. A teď, když už víme, že v jejich práci jde o etylén a etan, tak  ještě jednou.

Ethen (ethylen, etylén)

Co jsou zač ethen a ethan, o nichž se celá publikace točí?
Ethen je uhlovodík, který je u nás známější pod starším názvem ethylen a hezky česky etylén. Známe ho jako látku, v níž se nechávají dozrát podtržené banány, které se sklízí zelené, aby se cestou nezkazily. Sumární vzorec je C₂H₄. V molekule jsou dva uhlíky spojené dvojnou vazbou a je to  nejjednodušší zástupce skupiny, které chemici říkají alkeny. V říši rostlin je tato sloučenina hormonem, což je  poněkud neobvyklé, aby hormonem byl plyn. Ale je tomu tak a netýká se to jen banánů. Pomocí ethylenu se například urychluje kvetení ananasů. Rostliny pak dříve nasazují plody, čehož pěstitelé využívají, neboť platí, že kdo dřív přijde, tomu prodejci rádi připlatí.

Uran vytváří s ethenem komplex, aktivuje ho a katalyzuje hydrogenaci již za pokojové teploty. Kredit: Nikolaos Tsoureas et al., J. Am. Chem. Soc. 2019.

Kdysi se k urychlení sklizně na plantážích rozdělávaly ohně. Jak se časem ukázalo, tak přínosem nebylo zvýšení teploty, ale ethen, který se při hoření ohňů uvolňoval do okolí. Dnes už se místo pálení rostlinných pletiv, k urychlení a synchronizaci nástupu kvetení, volí chemické postřiky. S ethenem se dají na mnoha rostlinách dělat všelijaká kouzla, třeba je podpořit k tvorbě bujnějšího kořenového systému,...

F. Geoffrey N. Cloke, profesor chemie vedoucí výzkumného kolektivu. Kredit: Univ.Sussex.

Pro průmysl je ethen bezbarvý hořlavý plyn nasládlé vůně, který se vzduchem tvoří výbušnou směs. Bývá obsažen jako součást zemního a koksárenského plynu a je vedlejším produktem krakování ropy. To spojení slov „vedlejší produkt“ svádí k představě jakéhosi odpadu. Opak je ale pravdou. Ethen a propen jsou nejdůležitějšími průmyslově velkotonážně vyráběnými organickými látkami. Odhaduje se, že v USA se ho každoročně vyrobí okolo 25 miliónů tun. Ani my se nemáme za co stydět. V Česku to je okolo pěti set tisíc tun.

Ethan (etan).

Ethan (alias etan)

S jeho čistou formou se v praxi setkáváme v podobě chladiva v kryogenních chladicích systémech. Ekonomický význam má jako surovina pro již zmíněný alkohol (líh), kyselinu octovou, acetaldehyd, což jsou základní látky pro celou řadu široce využívaných organických sloučenin. Jakou úlohu v tom hraje uran? Katalytickou. Uran s ethenem (C₂H₄) vytváří komplex. Organokovová molekula katalyzuje připojení molekuly vodíku k dvojné vazbě uhlík-uhlík v ethylenu. Pokud se do reakční směsi přidá vodík, dojde k hydrogenaci a tvorbě ethanu (C₂H₆).

University of Sussex, Velká Británie.

Co je na tom nejzajímavější?

Že proces hydrogenace probíhá za běžného tlaku a pokojové teploty!

Najít uplatnění pro odpadní produkt jaderných elektráren k výrobě něčeho rozumnějšího, než je podkaliberní střelivo, je už samo o sobě chvályhodný počin. A pokud se ještě potvrdí, že se tím dají levně připravit i jiné cenné chemikálie a nové zdroje energie...  Nejde sice o využití nějakého velkého množství uranu. Převratná na tom není ani  přeměna  ethylenu na ethan, ale to, že použití uranu v této reakci posunulo energetickou náročnost do zcela jiné roviny. Klíčem přeměny je objev, kdy dva pentaleny (pětiúhelníkové uhlíkaté kruhy)  spolu s uranem umožňí "vstřikovat" elektrony do ethylenu a aktivovat připojení vodíku. Možnost hydrogenace za nízké teploty a převodu jednoduché molekuly na cenné komoditní chemikálie (hydrogenované oleje), včetně těch využitelných jako zdroj energie, je podle chemiků významný objev slibující využití uranu nejen ke štěpení ethenu.

Literatura

Nikolaos Tsoureas, Laurent Maron, Alexander F. R. Kilpatrick, Richard A. Layfield and F. Geoffrey N. Cloke.: Ethene Activation and Catalytic Hydrogenation by a Low-Valent Uranium Pentalene Complex. J. Am. Chem. Soc. 2019, DOI: 10.1021/jacs.9b11929

Komentář osla

Jen aby nám ten odpadní uran nezlevnil výchozí surovinu k výrobě plastů, až moc. Mohli bychom časem zjistit, že malé úložiště jaderného DU by bývalo bylo lepším řešením, než hory plastů, s nimiž si už Evropa neví rady, poté co Čína začala mít svého odpadu dost a ten náš už nechce. Zlevnění výroby základních surovin by jako vedlejší efekt mohlo vést k tomu, že se přestane vyplácet recyklovat i to málo, co se nám recyklovat začíná dařit.