Onderzoekers van de University of Illinois Chicago hebben een manier ontdekt om het methaan in aardgas bij kamertemperatuur om te zetten in vloeibare methanol.

Deze ontdekking, gerapporteerd in het journaal Proceedings van de National Academy of Sciences , zou mogelijk een schonere energiebron kunnen zijn voor veel van onze dagelijkse activiteiten.

Wanneer verbrand, aardgas - de brandstof die wordt gebruikt om huizen te verwarmen, voedsel koken en elektriciteit opwekken—produceert koolstofdioxide, een krachtig broeikasgas.

Volgens de Amerikaanse Energy Information Administration, de VS verbruikten in 2019 ongeveer 31 biljoen kubieke voet aardgas, ongeveer 1,6 gigaton koolstofdioxide bijdragen aan de atmosfeer.

Een betere manier om aardgas te gebruiken zou zijn om het om te zetten in methanol, een vloeibare brandstof die schoner brandt en kan worden gebruikt voor de productie van benzine en plastic. Maar het omzetten van methaan in aardgas in methanol vereist veel warmte en druk en genereert zelf een aanzienlijke hoeveelheid koolstofdioxide.

"Onderzoekers zijn geïnteresseerd in manieren om methaan om te zetten in methanol bij omgevingstemperaturen om alle hitte en druk te omzeilen die momenteel in industriële processen nodig zijn om deze omzetting uit te voeren, " zei Meenesh Singh, assistent-professor chemische technologie aan het UIC College of Engineering en corresponderende auteur van het artikel.

Methanol wordt ook beschouwd als de "brandstof in de toekomst, " het aandrijven van een "methanol economie" waar het fossiele brandstoffen in het transport vervangt, energieopslag en als het dominante voorlopermateriaal voor synthetische chemicaliën en andere producten. Methanol wordt momenteel gebruikt in brandstofceltechnologie die sommige stadsbussen en andere voertuigen aandrijft. Het lagere emissiepotentieel en de hogere volumetrische energiedichtheid maken het een aantrekkelijk alternatief voor fossiele brandstoffen, zei Singh.

"Behalve dat het een schonere brandstof is, methaan kan ook veilig worden opgeslagen in reguliere containers, in tegenstelling tot aardgas, die onder druk moet worden opgeslagen en die veel duurder is, ' zei Singh.

Er zijn grote hoeveelheden warmte en druk nodig om de koolwaterstofbindingen in methaangas te verbreken, de eerste stap in de productie van methanol. Maar Singh en UIC-student Aditya Prajapati hebben een katalysatormateriaal geïdentificeerd dat helpt om de energie die nodig is om deze bindingen te verbreken naar beneden te brengen, zodat de reactie bij kamertemperatuur kan plaatsvinden.

"We zijn erin geslaagd de temperatuur van het industriële proces te verlagen van meer dan 200 graden Celsius naar kamertemperatuur, dat is rond de 20 graden Celsius, ' zei Prajapati.

Hun katalysator is samengesteld uit titanium en koper. De katalysator, samen met een kleine hoeveelheid elektriciteit, vergemakkelijkt het verbreken van de koolwaterstofbindingen van methaan en de vorming van methanol. Het proces verbruikt veel minder energie dan traditionele methoden, en omdat er geen machines voor nodig zijn om hoge druk en warmte te produceren, het kan snel en goedkoop worden opgezet.

"Ons proces hoeft niet gecentraliseerd te zijn, " zei Singh. "Het kan worden geïmplementeerd in een ruimte zo klein als een bestelwagen en is draagbaar voor gedistribueerd gebruik van aardgas en de productie van methanol."

Singh en collega's hebben een voorlopig patent aangevraagd voor het proces en verwachten dat het een paar liter methanol per dag kan omzetten. Het patent wordt beheerd door het UIC Office of Technology Management.