Ako bih u tri-četiri riječi htio reći koja je svrha kemijske tehnologije, ne bih se nimalo dvoumio: „Pretvaranje otpada u sirovinu“. Primjera za to imamo napretek: prvi je sigurno bila proizvodnja sode (po najstarijem, Leblancovom postupku) pri kojoj se oslobađao klorovodik. On se ispuštao kroz dimnjak (užas!) sve dok na kraju nije pretvoren u klor, u sirovinu za klorno vapno. No, ako malo dublje analiziramo rečenicu „pretvaranje otpada u sirovinu“ vidimo da se u njoj krije kružna ekonomija, a kružna ekonomija nije ništa drugo nego imitacija cirkularnih procesa u prirodi, one vječne povezanosti rađanja i umiranja, nastajanja i propadanja. Kruženje vode u prirodi svakom je poznato još iz osnovne škole; no takvi, kružni procesi postoje i za ugljik, kisik, dušik, sumpor, fosfor te zapravo za svaki kemijski element. Još dalje: nastajanje stijena također je kružni proces kao i nastajanje kontinenata. Na kraju će naš Sunčev sustav nestati u zvjezdanoj eksploziji iz koje će se roditi nova zvijezda i novi planeti. Opet kružni proces.

No vratimo se na Zemlju, u vrijeme današnje. Razlog ovog izleta u filozofiju je znanstveni rad objavljen ove godine u časopisu Journal of American Chemcal Society. Naslov mu je „Triphenylphosphine oxide-derived anolyte for application in nonaqueous redox flow battery“. Zagonetka i odgonetka krije se u prve dvije riječi, u imenu kemijskog spoja trifenilfosfin-oksida (triphenylphosphine oxide), poznatijeg pod kraticom TPPO. Riječ je o industrijskom otpadu, bezvrijednom, ali za okoliš opasnom nusproduktu kemijskih reakcija u kojima se koristi trifenilfosfin, (C₆H₅)₃P ili Ph₃P. Što s njime činiti (osim ga spaljivati)?

Odgovor leži, kao što rekoh, u navedenom članku, već u njegovom naslovu: on može poslužiti kao anolit u protočnoj bateriji („redox flow battery“), dakle kao spremište energije i to u njezinom najpovoljnijem obliku, u obliku elektriciteta. 

Riječ je o tome da se u otopini, anolitu, nalazi kemijski spoj koji se može oksidirati i reducidati ili, bolje rečeno, koji se može nalaziti u oksidiranom i reduciranom obliku. Takav spoj je i TPPO, (C₆H₅)₃P=O ili Ph₃P=O. On primanjem elektrona (redukcijom) prelazi u Ph₃P-O^-. Elektroni mu dolaze električnim vodom iz katodnog prostora u kojem se nalazi otopina soli željeza (Fe²⁺ → Fe³⁺ + e^-). U jednom smjeru elektroni teku kada se baterija puni, a u drugom kada se prazni. To bi bila (jednostavna) kemija. 

Ali tehnologija već nije tako jednostavna. Kao prvo, TPPO se nije pokazao najboljim kandidatom za anolit, pa ga je trebalo prevesti u nešto drugo. To nešto drugo bio je spoj dugog imena, 5-fenilbenzo[b]fosfindol-5-oksid (CPO), ali jednostavne strukture: razlikuje se od izvornog spoja samo po tome što su dva benzenska prstena u njegovoj molekuli povezana jednostrukom vezom. Sinteza mu je krajnje jednostavna jer je za nju potrebna samo jedna reakcija. 

Najveći je problem otapalo. Iako bi se teoretski mogla napraviti i baterija s vodom, problem s vodenim baterijama je da se njima ne može dobiti struja višeg napona od 2V, jer pri tom naponu dolazi do razlaganja vode na vodik i kisik. Nevodena („nonaqueous“), poglavito organska otapala imaju pak svoje mane, pa su autori spomenutog rada mnogo namučili dok nisu pronašli ono pravo, otapalo koje će sprječavati raspad CPO i time slabljenje kapaciteta baterije. Na kraju se najboljom pokazala smjesa koja se sastoji od 60 % dimetilformamida (DMF) i 40 % acetonitrila (MeCN). Ona je mogla izdržati 350 ciklusa punjena i pražnjenja bez primjetnog gubitka kapaciteta. Napon baterije iznosi 2,4 V (zasad). 

I što na kraju reći? Protočnim baterijama pripada budućnost jer ujedinjuju najbolja svojstva proizvođača energije s najboljim načinom njezina skladištenja. Elektricitet je nesumnjivo najprikladniji oblik energije, a elektrokemijski procesi u baterijama vode do njega najkraćim putem. S druge pak strane činjenica da kapacitet baterije ne ovisi o njezinoj veličini, jer se temelji na protočnom anolitu i katolitu, čini je uređajem sličnom onima kojima se dobiva energija iz tekućih goriva. Stoga nije teško zamisliti kako će u ne tako dalekoj budućnosti postojati cjevovodi kroz koje neće teći nafta ili prirodni plin, nego otopine oksidiranog i reduciranog oblika CPO. 

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, posljednja je „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.