Een onderzoeksteam, aangesloten bij UNIST, heeft een innovatieve productieroute voor koolwaterstoffen bedacht met behulp van een in de handel verkrijgbaar kogelfreesapparaat. De nieuwe methode heeft commercieel potentieel, aangezien het natuurlijke houtskool gebruikt om methaan te produceren (CH₄ ), de belangrijkste koolwaterstofcomponent van aardgas.

Gepubliceerd in het maartnummer 2022 van Angewandte Chemie International Edition , deze doorbraak is geleid door professor Jong-Beom Baek in de School of Energy and Chemical Engineering van UNIST.

"Met behulp van de mechanische botsing die wordt veroorzaakt door de kogelfreestechniek, kunnen we houtskool gemakkelijk ontleden om methaan te produceren", zei professor Baek. "We verwachten dat deze methode zelfs de productie van methaan uit steenkool mogelijk maakt, een fossiele brandstof die lijkt op houtskool."

In deze studie demonstreerde het onderzoeksteam een ​​mechanochemische methode die resulteert in zowel een snellere reactiesnelheid als een nieuwe syntheseroute. De reactiesnelheid werd drastisch verhoogd tot 4 ordes van grootte in vergelijking met de traditionele thermische methode. Tegelijkertijd vertoonde de reactie een zeer hoge selectiviteit (99,8% CH₄ , versus 80% onder thermische omstandigheden) met een kobaltkatalysator, merkte het onderzoeksteam op.

Bovendien toonde hun onderzoek aan dat deze extreme toename van de reactiesnelheid afkomstig is van de continue activering van reactieve koolstofsoorten via mechanochemie. De hoge selectiviteit hangt nauw samen met de activering bij lage temperaturen, waarbij hogere koolwaterstoffen moeilijk te vormen zijn. Volgens het onderzoeksteam zal dit werk naar verwachting de studies van koolwaterstofvergassing en andere vaste-gasreacties bevorderen.

"Ons werk introduceert een nieuwe methode voor koolwaterstofvergassing, met hoge snelheden bij lage temperaturen. De gesynthetiseerde koolwaterstoffen zijn koolstofneutraal", merkte het onderzoeksteam op. "De hele cyclus, van biomassaproductie tot mechanochemische koolwaterstofvergassing (CHG) en uiteindelijk het gebruik van methaan, is een proces van netto-nul koolstofdioxide-emissie en kan gedeeltelijk netto-negatief zijn."

Volgens het onderzoeksteam is dit een belangrijk vooruitzicht om de beperkte koolstofpositieve aardgasreserves te vervangen en de opwarming van de aarde te voorkomen. "Onze bevindingen kunnen worden gebruikt als een niet-oxidatieve methode om met cokes vergiftigde katalysatoren te regenereren, wat vaak nodig is bij grootschalige industriële productie", merkte professor Baek op. "Deze methode vermijdt niet alleen aggregatie bij het verbranden van de koolstof vanwege de sterk exotherme aard van de reactie, maar vermindert tegelijkertijd ook de katalysatorgrootte." + Verder verkennen

Nieuwe methode zet koolstofdioxide om in methaan bij lage temperaturen