Wetenschappers hebben lang geworsteld met het genereren en opslaan van waterstof, het soort dat ooit de ruggengraat zou kunnen vormen voor brandstofcellen met hernieuwbare energie die onze auto's laten bewegen, onze huizen verwarmen en helpen bij het produceren van voedsel, op een manier die ook de klimaatverandering niet versnelt of het milieu op een andere manier schaadt.

In onderzoek dat eerder dit jaar werd gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society , scheikundigen van het USC Loker Hydrocarbon Research Institute schetsten een koolstofneutrale methode om precies dat te doen, met een beetje hulp van de eenvoudigste alcohol die de mens kent:methanol.

Senior auteur G.K. Surya Prakash, 1994 Nobelprijswinnaar voor de Scheikunde Olah in zijn laatste grote paper en hun team aan het USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences bedacht een manier om waterstof te produceren en op te slaan uit methanol, zonder gelijktijdige productie van koolmonoxide of kooldioxide, door het op te sluiten in organische derivaten van ammoniak, amines genaamd.

Het bekende stoomreformingsproces dat gewoonlijk wordt gebruikt om waterstof uit methanol te extraheren, de methanolreformer genoemd, produceert traditioneel koolmonoxide en kooldioxide als onderdeel van dit extractieproces. Kooldioxide is een broeikasgas dat de opwarming van de aarde en de verzuring van de oceaan veroorzaakt.

Het onderzoek toont nog maar één manier aan waarop koolstof is bevrijd uit de cyclus van het maken en opslaan van brandstoffen via methanol, ondersteuning van de al lang bestaande visie van Olah en Prakash van een volledig hernieuwbare 'methanoleconomie'.

De afhankelijkheid van fossiele brandstoffen die CO2 uitstoten verminderen

"The Methanol Economy" is een concept dat het Olah-Prakash-team voor het eerst begon te verfijnen in het midden van de jaren negentig, vlak na de tijd dat Olah USC's eerste Nobelprijswinnaar werd voor zijn bijdragen aan carbokationen, de naam die Olah zelf bedacht voor ionen met een positief geladen koolstofatoom.

Volgens Olah en Prakash, het doel van een op methanol gebaseerde economie zou zijn om hernieuwbare energiebronnen te ontwikkelen, geleid door methanol, die het probleem van klimaatverandering veroorzaakt door koolstofemissies kunnen verminderen, evenals de Amerikaanse afhankelijkheid van andere landen voor energie, vooral olie.

De noodzaak om het verbruik van ruwe olie te compenseren is alleen maar toegenomen in de tussenliggende decennia sinds Olah en Prakash hun onderzoek begonnen. In die tijd, het wereldwijde olieverbruik bedroeg ongeveer 70 miljoen vaten; dat aantal zal naar verwachting al volgend jaar ongeveer 100 miljoen bedragen.

Landen als China zijn al begonnen met de overgang van aardolie. Aan het begin van de eeuw, methanolgebruik was daar verwaarloosbaar, maar is nu goed voor meer dan 500, 000 vaten per dag, hoewel veel ervan op steenkool is gebaseerd, die zijn eigen problematische koolstofafvoer kan creëren.

Het onderzoek van Prakash, Olah en hun team zijn gefocust op het vinden van een manier om waterstofbrandstof uit methanol te halen op manieren die niet alleen koolstofneutraal zijn, maar kan zelfs koolstofpositief zijn.

De wortels van een koolstofvrije toekomst

methanol, soms "houtalcohol, " is de eenvoudigste alcohol die kan worden geproduceerd, alleen water nodig, koolstofdioxide en energie.

Terwijl methanol de helft van de energie opslaat van traditionele benzine op petroleumbasis, het licht dat half zo fel brandt, brandt ook schoner, zonder roet, deeltjes of ander residu. Volgens de Environmental Protection Agency, bij de verbranding van methanol komen over het algemeen ook minder schadelijke broeikasgassen vrij in de vorm van stikstofoxiden.

Methanol breekt snel biologisch af. Het is van oudsher geproduceerd uit aardgas en kan corrosief zijn voor oudere autobuizen en -behuizingen, hoewel veel minder voor nieuwere generaties auto's. Methanol is een efficiëntere brandstof om benzine of diesel te vervangen, maar het levert minder mijlen per gallon op vanwege de lagere energiedichtheid.

Methanol wordt ook al lang door autocoureurs gewaardeerd vanwege het hogere octaangehalte op kortere circuits en omdat het helderdere rook produceert, het voorkomen van stapels. Ook, in tegenstelling tot de typische benzine op petroleumbasis, water is effectief in het bestrijden van branden op basis van methanol, hoewel die schoon brandende vuren bij daglicht vaak onzichtbaar lijken. Echter, Additieven kunnen ook gemakkelijk aan methanol worden toegevoegd om de zichtbaarheid te vergroten.

Methanol wordt ook al gebruikt bij de ruwe chemische productie van alle op aardolie gebaseerde chemicaliën en producten.

Als bewijs van zijn elegantie, eenvoud en alomtegenwoordigheid, methanol komt van nature in kleine hoeveelheden voor in de atmosfeer van de aarde, en er drijven zelfs enorme wolken ervan in de stervormende gebieden van de ruimte. Ola, Prakash en collega's publiceerden vorig jaar onderzoek naar de verschillen tussen de vorming van methanol, zowel terrestrisch als buitenaards.

Prakash, die meer dan 40 jaar met Olah samenwerkte, zei:"Olah was een reus van een scheikundige en een geweldige visionair die een profetische benadering had om moeilijke problemen op te lossen. Hij had een opmerkelijk geheugen en was behoorlijk intuïtief. Hij was zeer goed belezen, hij kende geschiedenis en filosofie en waardeerde muziek en kunst. Hij was een vraatzuchtige lezer. Hij kan worden omschreven als een Renaissance-man."