„Najčešći polisaharid u biljnom svijetu ima tisuće primjena, a onaj najčešći u životinjskom svijetu nema nijednu“, sjećam se uvodnih riječi na predavanju nekog talijanskog kemičara, koji me je nekako podsjećao na žohara. Zašto mi je baš ta misao pala na pamet? Pala mi je zato jer je upravo o žoharima (i njima sličnim životinjama) bila riječ, naime o hitinu od kojih je izgrađena ljuštura kukaca (i mnogih drugih beskralježnjaka). I doista, od hitina se ne izrađuje ništa dok se od celuloze, njegovog biljnog pandana, izrađuje sve: od stolova i stolica (drvo) do odjeće (biljno celulozno vlakno) i novina, časopisa i knjiga (papir je više-manje čista celuloza).

No tu se predavač malo prevario, ili se možda događaj zbio tako davno da nijedan hitinski proizvod još nije bio na tržištu. Ni danas se, istina, ne prodaje hitin, ali se prodaje kitozan. Riječ je o polimernoj tvari koja se dobiva iz hitina sasvim jednostavnim kemijskim postupkom. Hitin se kuha u lužini da bi se od njega odcijepile acetilne skupine: -NH-COCH₃  + H₂O → -NH₂ + HOCOCH₃.

Kitozan se danas može kupiti u ljekarni kao sredstvo za mršavljenje: on puni želudac, a ne daje energiju jer se ne može probaviti. Oni koji ga prodaju govore da ga proizvode od rakova (jer onda je kao jestiv), no hitin se može proizvesti od svakog člankonošca (uključujući i žohara), pa i od gljiva – jer ga i u njihovom tijelu ima (što je još jedan dokaz da su gljive nešto između biljaka i životinja).

No hitinu i kitozanu smiješi se svjetla budućnost. Već je našao mnoge primjene, a uskoro bismo ga mogli imati u svakom automobilu, što znači da bi uzgoj člankonožaca – radi proizvodnje hitina – mogla postati unosna grana poljoprivrede. Riječ je naime o tome da se od kitozana, točnije od njegova gela, može napraviti vrlo djelotvoran elektrolit za cinkove baterije. O tome govori rad kineskih znanstvenika objavljen u časopis Matter: „A sustainable chitosan-zinc electrolyte for high-rate zinc-metal batteries“. Kako i zašto?

Baterije koje bi umjesto litija upotrebljavale cink bile bi bolje od litij-ionskih baterija onoliko, grubo rečeno, koliko je cink jeftiniji i dostupniji od litija. No tome jasnom i svakom tko se razumije u elektrokemiju razumljivom cilju, stoji na putu ozbiljna prepreka. Kada se cink taloži na anodi, on se ne taloži u obliku homogenog, kompaktnog sloja nego na elektrodi izrastaju razgranata tjelešca (dendriti) koja nakon većeg broja ciklusa punjenja i pražnjenja toliko razmrve elektrodu da ona uslijed prevelikog unutrašnjeg (omskog) otpora postaje neupotrebljiva.

Lijek tome je da se vodeni elektrolit zamijeni gelom, dakle krutom masom koja čvrsto prianja uz elektrodu i ne da dendritima da rastu. Jedan od tih gelova upravo je kitozanski gel.

Kako se on pravi? Otopina kitozana i cinkova sulfata ugusti se na udjel 4 % kitozana i 0,6 % cinka, a zatim se dobiveni gel ispreša pod tlakom od 50 bara. Potom se opet umoči u otopinu cinkova sulfata te osuši do određenog sadržaja vode. O sadržaju vode ovise njegova električna vodljivost i mehanička svojstva. Najboljom se pokazala gelna membrana (separator) sa 57 % vode. Specifična vodljivost joj iznosi 72 mS/cm, a rasteznom čvrstoćom nadmašuje druge slične materijale.

Rezultat se odmah vidi: dok baterija s vodenim elektrolitom jedva izdrži 200 ciklusa punjenja i pražnjenja, ona s elektrolitom na bazi kitozanskog gela može ih izdržati i preko tisuću. Zbog malog električnog otpora njezina je početna kulonska efikasnost gotovo stopostotna (99,7 %), i to pri visokim gustoćama struje (50 mA/cm²).

 Ali to nije sve. Kitozanski bi separator stajao 4,2 dolara po kvadratnom metru ili 46,5 dolara po kilogramu, što znači da ne bi bio ništa skuplji od separatora koji su danas u upotrebi. Kitozanski gel je osim toga teško zapaljiv, no najvažnije mu je svojstvo da je ne onečišćuje okoliš: ostavljen na tlu potpuno se razgradi za pet mjeseci. Od njega zaostane samo cink, no cink je biogeni element, pa od njega ne može biti veće štete.

Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije, povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji; član je društva ProGeo-Hrvatska i Odjela za prirodoslovlje i matematiku Matice hrvatske. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 15 znanstveno-popularnih knjiga, posljednje dvije su „Kemija – muza arhitekture“ (u koautorstvu sa Zvonkom Pađanom) i „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.