USC-wetenschappers hebben een nieuwe, efficiëntere manier om methaan - een krachtig gas dat bijdraagt ​​aan klimaatverandering - rechtstreeks om te zetten in basischemicaliën voor de productie van kunststoffen, landbouwchemicaliën en farmaceutica.

In onderzoek gepubliceerd op 4 december in de Tijdschrift van de American Chemical Society , chemici van het USC Loker Hydrocarbon Research Institute zeggen dat ze een manier hebben gevonden om dit overvloedige en gevaarlijke broeikasgas te helpen benutten, die over het algemeen wordt verbrand of afgefakkeld om energie te produceren.

Onder veel voorkomende broeikasgassen, koolstofdioxide wordt vaak genoemd als de grootste boosdoener voor het vasthouden van warmte op aarde, bijdragen aan klimaatverandering. Echter, het is niet de meest krachtige.

Dat onderscheid hoort bij methaan. Volgens het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering, methaan houdt warmte vast en verwarmt de planeet 86 keer meer dan koolstofdioxide over een horizon van 20 jaar.

meer brandstof, minder uitstoot, verminderd energieverbruik

Hoofdauteur Patrice T.D. Batamack, senior auteur G.K. Surya Prakash en Thomas Mathew van het USC Loker Hydrocarbon Research Institute gebruikten een katalysator genaamd H-SAPO-34, afgeleid van een klasse van nanoporeuze kristallen die zeolieten worden genoemd.

Deze eenvoudige methode om methaan direct om te zetten in ethyleen en propyleen, of olefinen, zou vervangen wat traditioneel moeilijk is, duur, en inefficiënte processen die broeikasgassen aan de atmosfeer toevoegen. Het grootste deel van ethyleen en propyleen wordt geproduceerd uit aardolie en het kraken van vloeibare schalie, wat enorm veel energie verbruikt.

Toen USC's eerste Nobelprijswinnaar, George Ola, omgezet methaan in alkenen in 1985, het proces vereiste drie stappen. Vanaf dat moment, onderzoekers hebben het teruggebracht tot twee stappen, maar het Loker-team is de eerste die de conversie realiseert met een enkele katalysator op basis van zeolieten.

"Contacttijd is de sleutel voor deze effectieve en eenvoudige katalysator om bruikbare brandstof te produceren uit methaan. In onroerend goed, ze zeggen, plaats, plaats, plaats. In de chemie, het draait allemaal om de conditie, voorwaarde, voorwaarde, ' zei Prakash.

De wereldwijde methaanemissies zijn sinds 2007 sterk gestegen en de productie is bijzonder slecht in de Verenigde Staten. Volgens een recent onderzoek van de Harvard-universiteit, de Verenigde Staten zouden in deze eeuw als enige verantwoordelijk kunnen zijn voor maar liefst 60 procent van de wereldwijde groei van door de mens veroorzaakte atmosferische methaanemissies.

Bijdragen aan de wereldwijde stijging is het toegenomen aanbod van vee en rijstvelden in landen als India en China, de twee leiders in de totale methaanproductie, volgens de Wereldbank.

'Als koolstof het probleem is, koolstof moet de oplossing zijn'

Hoewel het de krachtigste van onze populaire broeikasgassen is, en zelfs na het grootste methaanlek in de geschiedenis van de VS bij de aardgasopslagplaats Aliso Canyon een paar jaar geleden, er zijn geen tekenen dat de overvloedige productie van methaan op korte termijn zal vertragen.

Schaliefracking en andere technieken voor het winnen van hulpbronnen vergroten de aardgasreserves, en de wetenschappers van Loker geloven dat methaan binnenkort de meest populaire grondstof kan worden voor de productie van petrochemische producten.

Ongeveer 30 jaar geleden, Prakash en zijn mentor Olah begonnen eerst het concept van "The Methanol Economy, " een groot aantal op methanol gebaseerde oplossingen die de productiecyclus van de broeikasgassen die de klimaatverandering versnellen, verminderen.

Hoewel vergelijkbaar in structuur en naam, methaan is niet direct uitwisselbaar met methanol, hoewel de meeste methanol synthetisch wordt geproduceerd uit methaan. Methaan is een van nature voorkomend gas en de eenvoudigste een-koolstofverbinding die koolwaterstof bevat.

Door de stappen die nodig zijn om methaan efficiënt om te zetten in olefinen verder te verminderen, de wetenschappers van Loker hebben ons misschien veel dichter bij het realiseren van een van de oorspronkelijke stappen in 'The Methanol Economy' gebracht.

"Als koolstof het probleem is, koolstof moet de oplossing zijn. Er is genoeg methaan om in de wereld rond te gaan en het is gemakkelijker en veiliger geworden om er producten van te maken die we echt kunnen gebruiken, ' zei Prakash.