Wetenschappers hebben een nieuw chemisch proces gevonden om een ​​stinkende, giftig gas in een schoon brandende brandstof.

Het proces, onlangs gedetailleerd beschreven in het tijdschrift American Chemical Society ACS Duurzame Chemische Technologie , verandert waterstofsulfide - beter bekend als "rioolgas" - in waterstofbrandstof. Waterstofsulfide wordt uitgestoten uit mesthopen en rioolbuizen en is een belangrijk bijproduct van industriële activiteiten, waaronder het raffineren van olie en gas, papierproductie en mijnbouw.

Het proces dat in deze studie wordt beschreven, gebruikt relatief weinig energie en een relatief goedkoop materiaal:het chemische ijzersulfide met een sporenhoeveelheid molybdeen als additief.

Behalve dat het naar rotte eieren ruikt, waterstofsulfide is zeer giftig, leidingen aantasten en de gezondheid schaden van mensen die ermee in aanraking komen.

"Waterstofsulfide is een van de meest schadelijke gassen in de industrie en voor het milieu, " zei Lang Qin, een co-auteur van de studie en een onderzoeksmedewerker in chemische en biomoleculaire engineering aan de Ohio State University. "En omdat het gas zo schadelijk is, een aantal onderzoekers wil waterstofsulfide omzetten in iets dat niet zo schadelijk is, liefst waardevol."

De studie is gebaseerd op eerder werk van dezelfde onderzoeksgroep met behulp van een proces dat chemische looping wordt genoemd, waarbij metaaloxidedeeltjes worden toegevoegd aan hogedrukreactoren om brandstoffen te verbranden zonder direct contact tussen lucht en brandstof. Het team gebruikte voor het eerst chemische looping op steenkool en schaliegas om fossiele brandstoffen om te zetten in elektriciteit zonder kooldioxide in de atmosfeer uit te stoten. Bij het eerste proces werd ijzeroxide gebruikt om de fossiele brandstoffen af ​​te breken.

De onderzoekers pasten het concept later toe op waterstofsulfide en vonden het SULGEN-proces uit, die waterstofsulfide omzet in waterstof. De onderzoekers ontdekten dat de pure chemische, ijzersulfide, presteerde niet goed op de grote schaal die nodig is voor industrieel gebruik, zei Qin. Het onderzoeksteam heeft geprobeerd andere goedkope chemicaliën te identificeren die die transformatie in grotere hoeveelheden zouden kunnen katalyseren. Dit onderzoek laat zien dat het inbrengen van een kleine hoeveelheid molybdeen in ijzersulfide een aantrekkelijke optie kan zijn.

Dat materiaal is relatief goedkoop en gemakkelijk te verkrijgen, waardoor het een aantrekkelijke optie is voor grotere operaties.

Door dit giftige gas om te zetten in waterstofbrandstof ontstaat een alternatieve olie en gas, die een belangrijke bijdrage leveren aan de klimaatverandering, aldus de onderzoekers.

"Het is te vroeg om te zeggen of ons onderzoek een van de technologieën voor de productie van waterstofbrandstof kan vervangen die er zijn, " zei Kalyani Jangam, hoofdauteur van de studie en een afgestudeerde student in het Clean Energy Research Laboratory van de staat Ohio. "Maar wat we doen is dit afbraakproces aanpassen en daar een waardevol product van maken."

Voor dit meest recente onderzoek ontdekten de onderzoekers dat molybdeen de afbraak van waterstofsulfide verbetert, het in twee delen splitsen:waterstofbrandstof en zwavel.

Dit werk bevindt zich vroeg in het wetenschappelijke proces - de onderzoekers toonden aan dat het proces in het laboratorium werkte; tests op industrieel niveau komen eraan.

"Het grote plaatje is dat we het probleem van de schadelijke gassen willen oplossen, en we dachten dat ons chemische lusproces dat zou toestaan, ' zei Qin. 'En hier, we hebben een manier gevonden om het in het laboratorium te doen die deze waterstofbrandstof met toegevoegde waarde creëert."

De hoofdauteur van dit artikel is Liang-Shih Fan, hoogleraar chemische en biomoleculaire engineering aan de staat Ohio. Yu-Yen Chen, een voormalig doctoraatsstudent in het laboratorium van Fan, ook bijgedragen.