211service.com
Ren diesel fra kul
Efterhånden som prisen på olie stiger og bekymrer sig over USA's afhængighed af udenlandsk olie eskalerer, bliver kul et stadig mere attraktivt alternativ som råvare til fremstilling af en række brændstoffer. Nu har kemikere opfundet en ny katalytisk proces, der kan øge udbyttet af en ren form for diesel fremstillet af kul.
Metoden, beskrevet i det aktuelle nummer af tidsskriftet Videnskab , bruger et par katalysatorer til at forbedre udbyttet af dieselbrændstof fra Fischer-Tropsch (F-T) syntese, en næsten århundrede gammel kemisk teknik til at reagere carbonmonoxid og brint for at fremstille carbonhydrider. Blandingen af gasser fremstilles ved opvarmning af kul. Selvom Tyskland brugte processen under Anden Verdenskrig til at omdanne kul til brændstof til sine militærkøretøjer, har F-T syntese generelt været for dyr til at konkurrere med olie.
En del af problemet med F-T-processen er, at den producerer en blanding af kulbrinter – hvoraf mange ikke er nyttige som brændstof. Men i den seneste forskning, Alan Goldman , professor i kemi og kemisk biologi ved Rutgers University, og Maurice Brookhart , professor i kemi ved University of North Carolina i Chapel Hill, bruger katalysatorer til at omdanne disse uønskede kulbrinter til diesel. Katalysatorerne virker ved at omarrangere carbonatomerne, for eksempel omdanne carbonhydrider med seks carbonatomer til carbonhydrider med to og ti carbonatomer. 10-kulstofversionen kan drive dieselmotorer. Den første katalysator fjerner brintatomer, hvilket tillader den anden katalysator at omarrangere carbonatomerne. Derefter genopretter den første katalysator brinten og danner brændstof.
Dieselbrændstof fremstillet på denne måde har flere potentielle fordele. Almindelig diesel indeholder molekyler, kaldet aromater, der, når de forbrændes, producerer partikler, siger Goldman. Men dieselen dannet af de nye katalysatorer indeholder ikke aromater, så den brænder meget renere og overvinder en af de største indvendinger mod dieselbrændstof. Dette kan føre til, at flere køretøjer bruger dieselmotorer, som er omkring 30 procent mere effektive end benzinmotorer.
Men den største fordel kan være, at USA har enorme mængder kul: Vi har lige så meget energi i kul, som resten af verden har i olie. Det er nok til at holde os de næste hundrede år eller deromkring, siger Goldman. En mere effektiv og så billigere metode til at omdanne kul til diesel kunne således reducere USAs afhængighed af udenlandsk olie betydeligt og gøre det i lang tid.
Da jeg så dette, tænkte jeg, at det virkelig var et fantastisk bidrag, som kunne være meget vigtigt, siger Richard Schrock , professor i kemi ved MIT, der vandt Nobelprisen i kemi i 2005, sammen med to andre videnskabsmænd, for at opdage den type katalysator, der blev brugt i andet trin. At kombinere to katalysatorer på denne måde er ret sjældent, siger han. Du kan ikke bare smide to ting sammen og forvente at få de resultater, du havde forventet.
Ifølge Robert Grubbs , professor i kemi ved Caltech, som delte Nobelprisen med Schrock, Nøglen er at finde katalysatorsystemer, der er kompatible og vil fungere ved de temperaturer, hvor du kan udføre begge processer sammen.
På nuværende tidspunkt er den nye katalytiske metode stadig et proof-of-concept og ikke klar til kommerciel brug. For eksempel har den anden katalysator tendens til at nedbrydes. Men Schrock siger, at dette problem burde kunne løses: Det er teoretisk muligt, at dette kan blive praktisk. Jeg sendte en e-mail til Alan Goldman og sagde: 'Se, vi har en masse katalysatorer, og jeg kan komme i tanke om nogle ting, der kunne være termisk mere stabile.' Så jeg vil sende ham nogle katalysatorer, og han går at prøve dem.
Det kan også være muligt at lave katalysatorer, der bruger produkter fra den første reaktion til at regenerere sig selv. Så ville katalysatoren ikke dø, og man kunne faktisk holde reaktionen i gang, siger Schrock.
Hope-sidebillede udlånt af Joseph Blumberg. Billedtekst: Postdoc-assistent Ritu Ahuja demonstrerer katalysatormaterialet for kandidatstuderende Elizabeth Pelczar og professor Alan Goldman.