211service.com
Bedre gas-til-methanol-katalysator
En ny katalysator til at omdanne metan, hovedbestanddelen af naturgas, til et flydende brændstof – methanol – er blevet udviklet af forskere i Tyskland. Katalysatoren kunne gøre direkte omdannelse af metan til methanol billigere, end den er med eksisterende katalysatorer, men den vil sandsynligvis ikke leve op til en hellig gral af kulbrintekemi - en katalysator, der gør det muligt for naturgas at erstatte petroleumsbrændstoffer i stor skala.
Solid idé: Et mikrofotografi af en ny katalysator, primært lavet af kulstof, nitrogen og platin, der bruges til at omdanne metan til et flydende brændstof (methanol).
Den nye katalysator er baseret på en af de få katalysatorer, der omdanner metan direkte til methanol, ved lave temperaturer, uden at producere meget kuldioxid eller andre uønskede biprodukter. Den katalysator, udviklet af Roy Periana , nu professor i kemi ved Scripps Research Institute, viste sig at være for dyr til at kommercialisere.
Den nye katalysator, beskrevet i den tidlige onlineversion af tidsskriftet anvendt kemi , har løst et af hovedproblemerne med Perianas katalysator, siger Ferdi Schuth , direktør for Max Planck Institute for Coal Research, som ledede arbejdet. Fordi Perianas katalysator er en væske opløst i svovlsyre, er den vanskelig at genbruge, et alvorligt problem, fordi katalysatoren kræver det dyre metal platin. Den nye katalysator er et fast stof, siger Schüth, og er derfor meget nemmere at genbruge, fordi den kan fjernes fra svovlsyren blot med filtre.
Schüth siger, at opdagelsen af den faste katalysator var serendipit. Hans kolleger havde udviklet en polymer med en molekylær struktur, som han genkendte svarede til Perianas katalysator. Han var i stand til at inkorporere platin i den struktur og viste, at den resulterende faste katalysator fungerede lige så godt som den flydende version.
Metan-baserede brændstoffer kan være betydeligt renere end petroleum. Derudover er forsyningen af naturgas enorm, hvor der nu er adgang til store forsyninger med nye boreteknikker og størrelsesordener, der er mere potentielt tilgængelige i form af metanhydrater på bunden af havet. Men fordi det er en gas, er metan dyrere at transportere og mindre bekvemt at bruge i køretøjer end flydende brændstof, og indtil videre har kemiske metoder til at omdanne det til en væske været dyre.
Selvom den nye katalysator løser et af problemerne med Periana-katalysatoren, er det på ingen måde det største problem, siger Jay Labinger , fakultetsassistent i kemi ved Caltech. Faktisk siger Periana, at udviklingen af en solid version af hans katalysator ikke vil være nok til at kommercialisere den. Han arbejder på nye katalysatorer, der bruger lignende mekanismer, men billigere og mere effektive materialer.
De to nøgleproblemer er typiske problemer for eksperimentelle katalysatorer – de virker ikke hurtigt nok, hvilket øger størrelsen og omkostningerne ved det nødvendige udstyr, og de producerer ikke høje nok koncentrationer af det ønskede produkt, hvilket gør det dyrt at adskille produktet fra andre kemikalier. Labinger vurderer, at hastighederne for den nye tyske katalysator skal stige med en størrelsesorden, og Periana siger, at koncentrationerne skal stige tre- til femdoblet.
Periana antyder dog, at den tyske katalysator kan tilbyde nye retninger for forskning, især hvis mekanismerne involveret i fremstillingen af methanolen er forskellige fra hans flydende katalysator. Schüth siger faktisk, at en nøglekomponent i Perianas katalysator, klor, ikke er nødvendig med den nye form, hvilket tyder på, at den kunne fungere på forskellige måder. I mellemtiden er han også ved at udvikle katalysatorer, der bruger forskellige materialer. Den ene er lovende, siger han, der producerer methanol med to gange hurtigere end Perianas flydende katalysator.