211service.com
Lepszy katalizator gazowo-metanolowy
Nowy katalizator do konwersji metanu, głównego składnika gazu ziemnego, w paliwo płynne – metanol – opracowali naukowcy z Niemiec. Katalizator może sprawić, że bezpośrednia konwersja metanu do metanolu będzie tańsza niż w przypadku istniejących katalizatorów, ale prawdopodobnie nie dorówna świętemu Graalowi chemii węglowodorów – katalizatorowi, który pozwala gazowi naturalnemu zastąpić paliwa ropopochodne na dużą skalę.
Solidny pomysł: Zdjęcie przedstawiające nowy katalizator, wykonany głównie z węgla, azotu i platyny, który służy do przekształcania metanu w paliwo płynne (metanol).
Nowy katalizator jest oparty na jednym z nielicznych katalizatorów, które bezpośrednio przekształcają metan w metanol w niskich temperaturach, bez wytwarzania dużej ilości dwutlenku węgla lub innych niepożądanych produktów ubocznych. Ten katalizator, opracowany przez Roy Periana , obecnie profesor chemii w Scripps Research Institute, okazał się zbyt kosztowny do komercjalizacji.
Nowy katalizator, opisany we wczesnej wersji internetowej czasopisma Chemia stosowana , rozwiązał jeden z głównych problemów z katalizatorem Periana, mówi Ferdi Schuth , dyrektor Instytutu Badań Węgla im. Maxa Plancka, który kierował pracami. Ponieważ katalizator Periana jest cieczą rozpuszczoną w kwasie siarkowym, trudno go poddać recyklingowi, co stanowi poważny problem, ponieważ katalizator wymaga drogiej metalicznej platyny. Nowy katalizator jest w stanie stałym, mówi Schüth, a więc jest znacznie łatwiejszy do recyklingu, ponieważ można go usunąć z kwasu siarkowego po prostu za pomocą filtrów.
Schüth mówi, że odkrycie stałego katalizatora było przypadkowe. Jego koledzy opracowali polimer o strukturze molekularnej, którą uznał za podobną do katalizatora Periana. Udało mu się włączyć platynę do tej struktury i wykazał, że otrzymany katalizator stały działał równie dobrze jak wersja ciekła.
Paliwa na bazie metanu mogą być znacznie czystsze niż te z ropy naftowej. Co więcej, podaż gazu ziemnego jest ogromna, a duże dostawy są obecnie dostępne dzięki nowym technikom wiertniczym i rzędy wielkości bardziej potencjalnie dostępne w postaci hydratów metanu na dnie oceanu. Jednak metan, ponieważ jest gazem, jest droższy w transporcie i mniej wygodny do stosowania w pojazdach niż paliwa płynne, a chemiczne metody przekształcania go w płyn były do tej pory kosztowne.
Chociaż nowy katalizator rozwiązuje jeden z problemów z katalizatorem Periana, w żadnym wypadku nie jest to największy problem, mówi Jay Labinger , współpracownik wydziału chemii w Caltech. Rzeczywiście, Periana mówi, że opracowanie solidnej wersji jego katalizatora nie wystarczy do jego komercjalizacji. Pracuje nad nowymi katalizatorami wykorzystującymi podobne mechanizmy, ale tańsze i wydajniejsze materiały.
Dwie kluczowe kwestie to typowe problemy dla katalizatorów eksperymentalnych – nie działają wystarczająco szybko, co zwiększa rozmiar i koszt potrzebnego sprzętu, i nie wytwarzają wystarczająco wysokich stężeń pożądanego produktu, co sprawia, że oddzielenie produktu jest kosztowne z innych chemikaliów. Labinger szacuje, że dawki nowego niemieckiego katalizatora muszą wzrosnąć o rząd wielkości, a Periana twierdzi, że stężenia muszą wzrosnąć od trzech do pięciu razy.
Periana sugeruje jednak, że niemiecki katalizator może dać nowe kierunki badań, zwłaszcza jeśli mechanizmy zaangażowane w produkcję metanolu różnią się od jego ciekłego katalizatora. Rzeczywiście, Schüth mówi, że jeden kluczowy składnik katalizatora Periana, chlor, nie jest konieczny w nowej postaci, co sugeruje, że może działać na różne sposoby. W międzyczasie opracowuje również katalizatory, które wykorzystują różne materiały. Jeden jest obiecujący, mówi, produkując metanol w tempie dwa razy szybszym niż ciekły katalizator Periana.