Het vinden van een methode voor grootschalige, goedkope omzetting van methaan in methanol is als lood in goud veranderen, volgens Tom Cundari, een Regents Professor in de chemie aan de Universiteit van Noord-Texas.

Methaan is een hoofdbestanddeel van aardgas en, zoals aardgas, moet worden gekoeld en onder druk worden gebracht in vloeibare vorm om via pijpleiding of transport te worden vervoerd. Dit proces is duur en kan gevaarlijk zijn. Maar, de moleculaire structuur van methaan kan worden veranderd in een vloeibare "neef" die geen druk nodig heeft en stabiel is bij kamertemperatuur. Deze vorm wordt methanol genoemd.

"Methanol bevat veel van de energie van methaan en kan per vrachtwagen worden vervoerd, trein of schip, of via een pijpleiding, veilig en economisch, " zei Cundari. "Terwijl methanol zelf als brandstof kan worden gebruikt, er is ook een proces dat methanol in benzine verandert, waardoor het voertuig klaar zou zijn en, wanneer geïndustrialiseerd, concurrerend met benzine, afhankelijk van de prijs van aardolie."

Cundari legde uit dat het omzetten van methaan in methanol eenvoudig is. Je verbrandt gewoon één koolstof-waterstofbinding. Maar, tenzij de brandwond op het juiste moment kan worden gestopt, de methanol zal in de ene molecuul na de andere verbranden totdat alleen koolstofdioxide en water overblijven. Dat is het moeilijke deel.

"De brandwond moet streng worden gecontroleerd, " zei hij. "Methaan bestaat uit één koolstofatoom omringd door vier waterstofatomen. Het enige dat we hoeven te doen om methanol te krijgen, is één zuurstofatoom tussen een van de waterstofatomen en het koolstofatoom te plaatsen."

Om te creëren en ervoor te zorgen dat het zuurstofatoom op zijn plaats valt, Cundari is van plan een katalysator en een nucleofiel (een elektronenrijke chemische groep) als co-katalysator te gebruiken om te voorkomen dat het proces voorbij methanol overgaat in andere moleculen.

"Tot nu, Ik denk niet dat iemand zich realiseerde hoe belangrijk de nucleofiel was voor het proces, " zei Cundari. "Dat is de echte doorbraak in ons werk."

In de Tijdschrift van de American Chemical Society 's 17 januari, uitgave 2020, Cundari en zijn co-hoofdonderzoeker Mary E. Anderson, een universitair hoofddocent aan de Texas Woman's University, presenteren hun onderzoek in een paper met de titel "Onthullende een beslissende rol voor secundaire coördinatiesfeer-nucleofielen op methaanactivering." Dit werk werd ondersteund door een subsidie ​​van de Welch Foundation, een van 's lands particuliere financieringsbronnen voor fundamenteel chemisch onderzoek aan onderwijsinstellingen in Texas.