Wetenschap
Onderzoek naar vloeibare metalen is baanbrekend op het gebied van duurzame chemische productie met met metaal versterkte katalysatoren
Een team van co-auteurs uit vijf verschillende landen heeft een nieuw ontwerpconcept ontdekt voor katalysatoren die worden gebruikt in het industrieel cruciale methanol-naar-koolwaterstof (MTH)-proces, waardoor de productie van veelgevraagde chemische grondstoffen uit de bron van methanol mogelijk wordt gemaakt.
"Een opmerkelijke 14-voudige verlenging van de levensduur van de katalysator werd bereikt door vloeibaar gallium als promotor te gebruiken, waarvan de effecten op moleculair niveau op de werkende katalysator aan het licht kwamen door nauwgezette in situ spectroscopische studies uitgevoerd aan de Charles University", aldus een van de auteurs van het boek. de studie Mariya Shamzhy van het Charles University Center of Advanced Materials, Faculteit Wetenschappen.
In een aanzienlijke vooruitgang op het gebied van de chemische technologie hebben wetenschappers een nieuwe aanpak onthuld om de efficiëntie en duurzaamheid van het MTH-proces te verbeteren, een sleutelmethode voor het omzetten van methanol in waardevolle chemicaliën en brandstoffen. Dit onderzoek toont het gebruik aan van metalen met een laag smeltpunt, zoals gallium (Ga), om de prestaties en levensduur van de katalysatoren die betrokken zijn bij het MTH-proces aanzienlijk te verbeteren. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications .
Traditioneel is het MTH-proces gebaseerd op zeolietkatalysatoren. Hoewel ze effectief zijn, lijden deze katalysatoren aan snelle deactivering veroorzaakt door afzetting van kooks, waardoor frequente en kostbare regeneratiebehandelingen noodzakelijk zijn. De innovatieve aanpak die door het onderzoeksteam is geïntroduceerd, maakt gebruik van de unieke eigenschappen van gallium om de afzetting van cokes te vertragen en de desorptie van koolstofhoudende soorten uit de zeolietkatalysatoren te verbeteren. Dit verlengt niet alleen de operationele levensduur van de katalysatoren, maar verhoogt ook de algehele efficiëntie en duurzaamheid van het proces.
Een belangrijke bevinding van het onderzoek was dat het fysiek mengen van ZSM-5-zeoliet met vloeibaar gallium resulteerde in een katalysator die een verlengde levensduur in de MTH-reactie aantoonde, die met een factor tot ongeveer 14 maal toenam in vergelijking met de traditionele ZSM-5-zeolietkatalysatoren. . Deze opmerkelijke verbetering opent de deur naar kosteneffectievere en milieuvriendelijkere chemische productieprocessen.
De implicaties van dit onderzoek zijn diepgaand en bieden een alternatieve route voor het ontwerp en de bereiding van deactiveringsresistente zeolietkatalysatoren. Door de behoefte aan regelmatige regeneratiebehandelingen te verminderen, verlaagt deze methode niet alleen de productiekosten, maar verkleint ook de ecologische voetafdruk die gepaard gaat met chemische productie.
Deze doorbraak vertegenwoordigt een cruciale stap voorwaarts in de zoektocht naar duurzamere en efficiëntere chemische productiemethoden. Het onderstreept het potentieel van de integratie van nieuwe materialen en innovatieve technieken om al lang bestaande uitdagingen in de industrie te overwinnen.
De bevindingen van het onderzoeksteam bieden een veelbelovende weg voorwaarts voor de ontwikkeling van katalysatoren van de volgende generatie die een cruciale rol zullen spelen in de duurzame productie van waardevolle chemische producten uit methanol.
"Het nieuwe concept van het gebruik van vloeibare metalen als promotors van zeolietkatalysatoren introduceert opwindende mogelijkheden voor de ontwikkeling van efficiëntere en robuustere katalytische systemen voor een breed scala aan industriële processen", concludeerde een van de overeenkomstige auteurs, Vitaly V. Ordomsky van de Université. de Lille, Unité de Catalyze en Chimie du Solide.