Déi nei Method konvertéiert Methangas a flëssege Methanol.
E Team vu Fuerscher huet erfollegräich Methan a Methanol ëmgewandelt mat liicht a verspreeten Iwwergangsmetalle wéi Kupfer an engem Prozess bekannt als Fotooxidatioun. D'Reaktioun war déi bescht bis elo erreecht fir Methangas a flëssege Brennstoff bei Ëmfeldtemperatur an Drock (25 °C respektiv 1 Bar) ëmzewandelen, laut enger Studie, déi am Journal publizéiert gouf. Chemesch Kommunikatiounen.
De Begrëff Bar als Drock Eenheet kënnt aus dem griichesche Wuert Gewiicht (Baros). Eng Bar entsprécht 100,000 Pascal (100 kPa), no beim Standardatmosphärendrock um Mieresspigel (101,325 Pa).
D'Resultater vun der Studie sinn e entscheedende Schrëtt fir den Äerdgas als Energiequell zougänglech ze maachen fir d'Produktioun vun alternativen Brennstoffer zu Benzin an Diesel. Trotz der Tatsaach, datt Äerdgas e fossille Brennstoff ass, produzéiert seng Konversioun an Methanol manner Kuelendioxid (CO2) wéi aner flësseg Brennstoffer an der selwechter Kategorie.
D'Konversioun ass ënner Ëmfeldstemperatur an Drockbedéngungen stattfonnt, wat et erméiglecht, Methan, e mächtege Treibhausgas, fir Brennstoff ze produzéieren. Kredit: UFSCAR
Methanol ass vital an der Biodieselproduktioun an der chemescher Industrie a Brasilien, wou et benotzt gëtt fir verschidde Produkter ze synthetiséieren.
Ausserdeem ass d'Sammlung vu Methan aus der Atmosphär kritesch fir déi negativ Konsequenze vum Klimawandel ze reduzéieren, well de Gas 25 Mol d'Potenzial huet fir zum globalen Erwiermung bäizedroen wéi zum Beispill CO2.
"Et gëtt eng grouss Debatt an der wëssenschaftlecher Gemeinschaft iwwer d'Gréisst vun de Methanreserven vum Planéit. Laut e puer Schätzunge kënnen se duebel d'Energiepotenzial vun all aner fossil Brennstoffer kombinéiert hunn. Am Iwwergank zu erneierbaren Energien musse mir iergendwann all dëse Methan ausnotzen", sot de Marcos da Silva, éischten Auteur vum Artikel, dem Agência FAPESP. Silva ass eng Ph.D. Kandidat am Physik Departement vun der Bundesuniversitéit vu São Carlos (UFSCar).
D'Etude gouf ënnerstëtzt vum FAPESP, dem Héichfuerschungsrot (CAPES, eng Agence vum Educatiounsministère), an dem Nationalrot fir wëssenschaftlech an technologesch Entwécklung (CNPq, en Aarm vum Ministère fir Wëssenschaft, Technologie an Innovatioun).
Laut dem Ivo Freitas Teixeira, engem Professer um UFSCar, dem Silva senger Dissertatiounsberoder an dem leschten Auteur vum Artikel, war de Photokatalysator, deen an der Studie benotzt gouf, eng Schlësselinnovatioun. "Eis Grupp innovéiert wesentlech andeems Methan an enger eenzeger Stuf oxidéiert," sot hien. "An der chemescher Industrie geschitt dës Konversioun iwwer d'Produktioun vu Waasserstoff a CO2 an op d'mannst zwou Etappen an ënner ganz héijen Temperaturen an Drockbedéngungen. Eise Succès fir Methanol ënner mëlle Bedéngungen ze kréien, wärend och manner Energie ausginn, ass e grousse Schrëtt no vir.
Laut Teixeira, d'Resultater bereet de Wee fir zukünfteg Fuerschung iwwer d'Notzung vun der Solarenergie fir dëse Konversiounsprozess aus, wat hiren Ëmweltimpakt nach weider reduzéiert.
Photocatalysts
Am Laboratoire hunn d'Wëssenschaftler kristallin Kuelestoffnitrid a Form vu Polyheptazine-Imid (PHI) synthetiséiert, mat net-adel oder äerdreichend Iwwergangsmetaller, besonnesch Kupfer, fir aktiv siichtbar Liicht-Fotokatalysatoren ze produzéieren.
Si hunn dann d'Fotokatalysatoren an Methanoxidatiounsreaktiounen mat Waasserstoffperoxid als Initiator benotzt. De Kupfer-PHI Katalysator generéiert e grousse Volume vun oxygenéierte flëssege Produkter, besonnesch Methanol (2,900 Mikromol pro Gramm Material, oder µmol.g-1 a véier Stonnen).
"Mir hunn de beschte Katalysator an aner Konditioune essentiel fir d'chemesch Reaktioun entdeckt, sou wéi eng grouss Quantitéit Waasser an nëmmen eng kleng Quantitéit Waasserstoffperoxid ze benotzen, wat en Oxidatiounsmëttel ass", sot Teixeira. "Déi nächst Schrëtt enthalen méi iwwer déi aktiv Kupferplazen am Material ze verstoen an hir Roll an der Reaktioun. Mir plangen och Sauerstoff direkt ze benotzen fir Waasserstoffperoxid an der Reaktioun selwer ze produzéieren. Wann et erfollegräich ass, soll dëst de Prozess nach méi sécher a wirtschaftlech liewensfäeg maachen.
En anere Punkt, deen de Grupp weider wäert ënnersichen, bezitt sech op Kupfer. "Mir schaffen mat verspreetem Kupfer. Wéi mir den Artikel geschriwwen hunn, wousste mir net ob mir mat isoléierten Atomer oder Cluster ze dinn hunn. Mir wëssen elo datt si Cluster sinn ", huet hien erkläert.
An der Etude hunn d'Wëssenschaftler pure Methan benotzt, awer an Zukunft wäerten se de Gas aus erneierbaren Energien wéi Biomass extrahéieren.
Laut de Vereenten Natiounen huet Methan bis elo ongeféier 30% vun der globaler Erwiermung zënter dem pre-industriellen Zäitalter verursaacht. D'Methanemissioune vun der mënschlecher Aktivitéit kéinten an der nächster Dekade ëm sou vill wéi 45% reduzéiert ginn, sou datt eng Erhéijung vu bal 0.3°C bis 2045 vermeit gëtt.
D'Strategie fir Methan a flëssege Brennstoff mat engem Fotokatalysator ëmzewandelen ass nei an net kommerziell verfügbar, awer säi Potenzial a kuerzfristeg ass bedeitend. "Mir hunn eis Fuerschung viru véier Joer ugefaang. Mir hunn elo vill besser Resultater wéi déi vum Professer Hutchings a senger Grupp am Joer 2017, déi eis eege Fuerschung motivéiert hunn ", sot den Teixeira, a bezitt sech op eng Studie, déi am Journal publizéiert gouf. Science vu Fuerscher verbonne mat Universitéiten an den USA a Groussbritannien, a gefouert vum Graham Hutchings, engem Professer um Cardiff University a Wales.
Referenzen:
"Selektiv Methan-Photooxidatioun an Methanol ënner mëlle Bedéngungen gefördert duerch héich dispergéiert Cu-Atomer op kristalline Kuelestoffnitriden" vum Marcos AR da Silva, Jéssica C. Gil, Nadezda V. Tarakina, Gelson TST Silva, José BG Filho, Klaus Krambrock, Markus Antonietti, Caue Ribeiro an Ivo F. Teixeira, 31. Mee 2022, Chemesch Kommunikatiounen.
DOI: 10.1039/D2CC01757A
"Wässer Au-Pd Kolloiden katalyséieren selektiv CH4 Oxidatioun zu CH3OH mat O2 ënner mild Konditiounen" vum Nishtha Agarwal, Simon J. Freakley, Rebecca U. McVicker, Sultan M. Althahban, Nikolaos Dimitratos, Qian He, David J. Morgan, Robert L. Jenkins, David J. Willock, Stuart H. Taylor, Christopher J. Kiely a Graham J. Hutchings, 7. September 2017, Science.
DOI: 10.1126/science.aan6515
