Zkoumáme, jak uložit CO2 do hornin. Pomohlo by to zbavit se mnoha emisí

Studijní program Petroleum Engineering otevřeli na VŠB-TUO teprve před rokem na jaře a studuje jej zatím jen hrstka vybraných budoucích bakalářů. Vedení školy si ale od nového programu hodně slibuje – studenti se díky němu například budou učit využívat zdroje geotermální energie, která představuje jednu z nejekologičtějších druhů energie vůbec.

 „Mezi velmi zajímavé projekty patří i detailní studium ukládání CO2 do horninových struktur v České republice. Pokud bychom našli praktické uplatnění této technologie, mohli bychom významně pomoci regionálním producentům emisí skleníkových plynů s jejich likvidací,“ přibližuje nový program jeho garant Antonín Kunz.

Diamanty jsou věčné, ropa a plyn také. Tohle upravené bondovské heslo vymysleli učitelé a studenti na Vysoké škole báňské – Technické univerzitě v Ostravě (VŠB-TUO) a vyjadřuje přesvědčení, že přestože celý svět přechází na obnovitelné zdroje, ropu a plyn bude v nějaké formě lidstvo potřebovat vždy.

I díky tomu vedení nového studijního programu Petroleum Engineering věří, že o tenhle obor bude zájem i poté, co místo benzinek budou auta zastavovat u dobíjecích stanic a místo plynem se bude topit třeba biomasou.

Kdokoliv, koho by zajímalo těžařské řemeslo z vědeckého pohledu, vlastně ani jinam než právě na ostravskou VŠB-TUO zamířit nemůže. Obor Petrolem Engineering se učí v celém Česku pouze zde. Zaměřuje se především na geologii ložisek uhlovodíků, těžbu ropy a plynu a na hlubinné vrtání. Vše v bakalářském a magisterském stupni a ve dvou jazykových verzích – v češtině a angličtině. 

Ve studijním programu Petroleum engineering se studenti učí mimo jiné hledat ložiska ropy a zemního plynu a také o technologii těžby těchto surovin. Není to v době, kdy celý svět jedná o přechodu na obnovitelné zdroje, což ani ropa ani zemní plyn nejsou, už trochu neaktuální?
Ano, na první pohled se zdá, že jdeme proti proudu. A je to i částečně pravda. Interně jsme si na univerzitě vymysleli heslo, které parafrázuje název jednoho slavného filmu a zní: Diamonds are forever, oil and gas too. Říkáme tím, že uhlovodíky mají trvalou hodnotu a jednoduše se bez nich dlouho neobejdeme.  S velkou pravděpodobností se v následujících několika desetiletích významně změní rozsah a způsob využití uhlovodíků v energetice. Než ale přejdeme na čistě obnovitelné zdroje, musíme projít přechodným obdobím, které bude charakteristické uzavíráním uhelných elektráren. Po tuto dobu budou nejpravděpodobnější alternativou výroby elektřiny a tepla zdroje plynové.

A proč zrovna plyn?
Protože plynové zdroje energie lze rychle a relativně levně postavit a také rychle zapnout a vypnout. To z nich dělá dobrého kandidáta na vykrytí přechodné doby, protože jaderné zdroje tuto výhodu nemají. V oblasti vytápění, a to jak lokálního, tak centrálního, bude zemní plyn ještě dlouho velmi významným zdrojem energie. 

Kdy tedy podle vás lidstvo zcela přejde na skutečně bezemisní energii?
Pro mne je teoretický kompletní přechod všech zdrojů tepla na bezemisní variantu během dvaceti či třiceti let těžko představitelný. V podstatě jedinou alternativou by pak byla tepelná čerpadla nebo fotovoltaika. Jen si vezměte existující infrastrukturu plynovodů a elektrického vedení, kdy bychom museli první úplně opustit a druhé zásadně přebudovat, což bude trvat dlouhou dobu. Tedy můj závěr k energetice – ano, bude čistě bezemisní, ale určitě ne v roce 2050, spíše až ve 22. století. 

Nejde ale jen o teplo. Další kategorií je doprava a spalování pohonných hmot vyrobených z ropy. Ty se podle vás také udrží ještě do příštího století?
Odhlédněme od neustálých diskusí o tom, zda jsou vůbec elektromobily z pohledů emisí skleníkových plynů méně škodlivé než tradiční spalovací motory a připusťme, že ano. Pak ale máme kategorie, kde si elektromotor jako pohonnou jednotku v dnešní podobě – a zdůrazňuji v dnešní podobě, protože technologický pokrok může záhy přinést například revoluční řešení baterií nebo supravodivosti – dost dobře nedovedu představit. Jedná se o letadla, lodě, armádní techniku nebo kosmický průmysl. Takže ano, benzínu a nafty bude v budoucnu potřeba určitě méně než dnes. Pohonné hmoty na bázi uhlovodíků však budou mít pořád široké využití. Také si musíme uvědomit, že žijeme v době plastové. Plasty se vyrábějí z ropy a na jejich výrobu se spotřebuje přibližně jedna čtvrtina její těžby, záleží samozřejmě na daném regionu. V neposlední řadě jsou na ropě závislé lékařské, zemědělské a průmyslové aplikace. V těchto neenergetických oborech nelze očekávat dramatickou změnu v její spotřebě. Náš studijní program však není pouze o ropě a plynu. Absolventi získají robustní základ technického oboru vrtání všech kategorií vrtů – od ropy a plynu přes geotermální energii, vrtání vrtů pro geologický průzkum až k vrtání studní a vrtů pro tepelná čerpadla. Součástí studia je problematika získávání a využívání geotermální energie, projektování a provozu podzemních zásobníků plynu a také například ukládání CO2 do horninových struktur. Absolventi zároveň splní kvalifikační požadavky k získání většiny osvědčení o odborné způsobilosti, která jsou nezbytná pro podnikání v těžebním průmyslu v rámci České republiky.

Takže absolventi s diplomem z vašeho oboru se uživí i po masivním nástupu obnovitelných zdrojů?
Je zřejmé, že potřeba specialistů s kvalitními odbornými znalostmi a praktickými dovednostmi, získanými ve studijním programu Petroleum Engineering v brzké době nezmizí. Proto se domnívám, že je potřeba překonat současné společenské klima, které tak trochu nepřeje tradičním hornickým a geologickým oborům, a připravovat absolventy na úkoly, které dnes existují a které bude nutno řešit ještě desítky let. Studenti se budou moci uplatnit v geologických, vrtařských, těžařských, geoenergetických a souvisejících inženýrských disciplínách. 

A jaký je momentálně zájem o tento program? Kolik uchazečů se do něj hlásí a kolik z nich berete?
Studijní program Petroleum Engineering byl akreditován teprve letos na jaře. Neměli jsme ještě dostatek času na popularizaci, abychom zajistili programu takové PR, jaké si zasluhuje. Prakticky na poslední chvíli jsme přijali několik studentů do prvního ročníku kombinovaného bakalářského studia. Přes velmi krátkou dobu existence programu jsme již zaznamenali zájem ze stran několika zahraničních studentů, momentálně řešíme nezbytné formality tak, abychom je mohli zařadit do programu výuky od příštího roku. Osobně považuji za optimální, když budeme mít v každém ročníku minimálně deset studentů prezenční a deset studentů kombinované formy studia. 

A jaký typ studentů byste chtěli do tohoto oboru přilákat?
Program cílí v podstatě na tři skupiny mladých lidí – první jsou česky mluvící studenti prezenčního studia, kteří vidí svoji profesní budoucnost ve firmách podnikajících v oboru jak Česku, tak i v zahraničí. Další skupinou jsou prezenční studenti ze zahraničí. Cílíme na studenty ze zemí jako jsou například Egypt, Alžír, Sýrie, Irák, Vietnam nebo Mongolsko. Důvod je jednoduchý – víme, že v minulosti řada studentů z těchto zemí naši univerzitu studovala, a máme tedy na co navazovat. Jsme přesvědčeni, že jsme schopni nabídnout srovnatelnou kvalitu výuky za relativně příznivější náklady v porovnání s obdobnými univerzitami v evropské unii. Třetí skupinou jsou studenti kombinovaného studia, kteří si chtějí z různých důvodů prohloubit vzdělání v oboru. Tito jsou pro nás velmi důležití, protože jejich prostřednictvím máme neustále živý kontakt s praxí.

Jakým způsobem promítáte do vaší výuky Green Deal For Europe (Zelená dohoda pro Evropu je balíček opatření Evropské komise, který byl představen 11. prosince 2019 a měl by unii zajistit přechod na udržitelnější a ekologičtější hospodářství, pozn. red.) a aktuální ekologické trendy? Učíte třeba nějaké nové, šetrnější způsoby těžby?
Green Deal není žádná nová mantra, je to pouze další pokračování dlouhodobého trendu, který formálně začal dohodou z Kjóta v roce 1997. V mezidobí byly definovány různé cíle různými dohodami na různých úrovních, některé byly splněny, některé ne. Složitost této problematiky je obrovská a netýká se pouze vědeckého či technického přístupu k řešení, velkou roli hraje politika. Tím chci říct, že: za prvé – důraz na snižování emisí skleníkových plynů je nedílnou součástí tradičních studijních programů na naší univerzitě již dlouhou dobu. A za druhé – máme zcela nové předměty, které vznikly jako důsledek požadavku na redukci skleníkových plynů. Program Petroleum Engineering aplikuje nové poznatky do tradičních oborů průzkumu a těžby uhlovodíků – jako příklad můžu uvést studium vtláčení CO2 do ložisek ropy s cílem zvýšit jejich vytěžitelnost a zároveň snížit obsah CO2 v atmosféře. Ruku v ruce s pronikáním moderních prvků do tradičních oborů vznikají obory nové, jako například průzkum a využívání zdrojů obnovitelné geotermální energie a vytváření produkčních vrtů, pomocí kterých se tato energie získává.

Spolupracují vaši studenti již během studia s firmami z oboru?
Ano, úzce spolupracujeme se všemi firmami v oboru. Využíváme osobních i pracovních kontaktů tak, abychom studentům co nejvíce přiblížili praktický profesní život. Forem, jak studenty zapojit do řešení úkolů nad rámec standardního studia, je celá řada. Jedná se zejména o studentské grantové soutěže, grantové projekty vědy a výzkumu a komerční smlouvy s externími partnery. Další možností jsou brigády pro studenty v průzkumných, těžebních nebo inženýrských firmách. Toto se týká všech studentů katedry geologického inženýrství Hornicko – geologické fakulty, kam spadá i Petroleum Engineering. Jelikož s tímto programem letos začínáme, ještě jsme neměli možnost projekty patřičně rozvinout. Plánujeme ale úzkou spolupráci s vrtnými a inženýrskými společnostmi v Česku, například s firmami MND Drilling & Services, Green Gas DPB, Diamo nebo Unigeo. Kvůli riziku šíření viru Covid-19 je však dnes velmi obtížné spolupráci dohodnout, stejně jako je nemožné systematicky pracovat ve školních laboratořích. 

Přeci jen, pracují vaši studenti i přes tato omezení na nějakých zajímavých projektech?
Aktuální příkladem zajímavého tématu je studium pronikání zemního plynu do polyetylénové výstroje vrtů pro tepelná čerpadla. Tenhle problém mělo několik majitelů rodinných domků, kteří provozovali tepelná čerpadla. K tomuto jevu může docházet na místech, kde stavba stojí například v dobývacím prostoru na zemní plyn. V současné době máme v laboratoři zapojený simulační okruh, kdy studujeme podmínky difuze zemního plynu do cirkulačního okruhu, který je tvořen vrtem pro tepelné čerpadlo. Mezi velmi zajímavé projekty patří i detailní studium možností ukládání CO2 do horninových struktur v České republice. Pokud bychom našli praktické uplatnění této technologie, mohli bychom významně pomoci regionálním producentům emisí skleníkových plynů s jejich likvidací.

V jakých firmách se vaši absolventi mohou například uplatnit?
Obecně se dá říci, že v podmínkách České republiky najdou naši absolventi uplatnění ve firmách, které se zabývají hornickou činností,  geologií, hydrogeologií, geotechnikou, životním prostředím a souvisejícím inženýringem. Když se podíváme na lokální společnosti, zabývající se těžbou uhlovodíků a vrtáním, je to už například zmíněná MND, MND Drilling & Services, Unigeo a Green Gas DPB nebo Lama energy. Dále existuje celá řada malých společností, které se zabývají vrtáním studní a vrtů pro tepelná čerpadla. Určitě je prostor i u velkých těžebních firem, kde probíhají jak průzkumné, tak technické vrtné práce. Další příležitost spatřuji u firem, které se zabývají průzkumem a sanací starých důlních děl a likvidací následků hornické činnosti, jako je Diamo nebo PKÚ. Velmi zajímavým segmentem je plynárenství, kdy se otevírají možnosti zaměstnání u provozovatelů přepravních a distribučních soustav zemního plynu nebo příležitosti vysoce atraktivní práce na zásobnících zemního plynu. Po získání provozních zkušeností se mohou absolventi uplatnit také ve státní báňské správě. Toto je pouze stručný výčet těch nejzřetelnějších pozic v České republice. Absolventům se otevírá široké pole možností uplatnění v oil and gas oboru na celém světě, je to pouze o jejich vůli a chuti pracovat. Naše strategie se zaměřuje na kvalitu výuky. Jak jsem už řekl, cílíme na zhruba dvacet studentů v ročníku, deset prezenčních a deset kombinovaných. Jsem stoprocentně přesvědčen, že pokud bude těchto dvacet specialistů v oboru chtít pracovat, uplatnění si vždy najdou.

Studium u vás je určitě hodně technicky zaměřené. Jaká je celkově úroveň českých studentů, co se týče jejich schopnosti učit se exaktním předmětům jako je matematika, chemie, konstruktérství a podobně? Stoupá nebo klesá ve srovnání například se studenty v 90. letech?
Osobně si myslím, že studenti jsou pořád stejní, ale podmínky studia se v čase mění. Zvláště když si srovnáme situace v devadesátých letech a dnes. Technické možnosti získávání informací jsou dnes nesrovnatelně jednodušší. Proto jsem přesvědčen, že důležitější je naučit studenty nebýt líný, s přispěním získaných informací si na věci udělat svůj vlastní názor a ten vhodným způsobem otestovat. Jednoduše používat zdravý selský rozum. Konzumace předem připravených povrchních závěrů z internetu je jednoduchá, pohodlná, ale v důsledku docela nebezpečná. Můj učitel češtiny na základní škole vždy říkal, že myslet bolí. Tak se snažím, aby si dnešní studenti na tu bolest zvykli. Musím s velkým potěšením říct, že mě studenti dnes a denně přesvědčují, že když chtějí, pracovat a přemýšlet umí velmi dobře.

Jakým způsobem ovlivnila pandemie koronaviru vaši výuku? Učíte všechno na dálku? Jak probíhají zkoušky, praxe nebo třeba vaše písemné testy?
Učíme na dálku. Asi záleží na každém učiteli, jak se s výukou vnitřně vypořádá. Mně osobně to nevyhovuje, chybí mi bezprostřední komunikace se studenty a jsem přesvědčen, že i efektivita on-line výuky je nižší. A to ani nemluvím o tom, že jsou předměty, které osobní přítomnost studenta a učitele z  podstaty vyžadují – například mineralogie. Pokud má student pracovat v laboratoři se vzorky hornin a s mikroskopem, těžko se to dá simulovat on-line. Doufám, že se situace v následujících měsících zlepší alespoň do té míry, že bude možno studenty osobně během zkouškového období vyzkoušet. Jsem trochu skeptický ohledně letního semestru, ale pevně věřím, že v zimním semestru následujícího školního roku bude už všechno v pořádku. Kdybych měl on-line výuku stručně zhodnotit – je to o trochu lepší, než kdybychom neučili vůbec, ale o hodně horší, než když učíme normálně.

Co kdyby tento stav trval ještě třeba pět let? Byli byste schopni takhle fungovat dlouhodobě?
Ne. V tomto případě bychom museli připravit výuku jinak, v podstatě jako automatický proces, kde by kantor nebyl v roli učitele, ale fungoval by pouze jako navigátor a konzultant. S kolegy na takovém testovacím projektu pracujeme. Jedno vím naprosto jistě – takový model výuky by mě nebavil. V takovém modelu nemáte možnost uplatnit osobnost učitele a její vliv na studenta.

Shledáváte na té pandemii jako učitel přeci jenom něco pozitivního?
V některých případech je on-line výuka užitečná. Život nás donutil seznámit se s on-line komunikačním prostředím a musím objektivně přiznat, že některé prostředky a nástroje jsou skvělé. Zároveň se prověřily technické limity stávajících počítačových systémů, což logicky vede k jejich vylepšení. Takže jak se říká, všechno zlé je k něčemu dobré.

Autorka je redaktorka Hospodářských novin.