Изследователи от Вашингтонския Университет (UW) и Университета на Северна Каролина в Чапъл Хил (UNC) са направили важна стъпка за превръщането на метана от газ в течност, като това го прави по-използваем като гориво и източник за производство на други химични вещества.
Метанът, основният компонент на природния газ, се намира в изобилие и е атрактивен като гориво и суровина за химикали, защото е по-ефикасен от нефта, причинява по-малки замърсявания и може да служи за заместител на петролните горива докато се достигне широко разпространение на възобновяемите горива.
Транспортирането на метан обаче е трудно и скъпо, защото той остава в газообразно състояние при температури и налягане типични за земната повърхност
Сега учените от UNC и UW се придвижиха по-близо към начин да се преобразува метана в метанол или други течности, които могат лесно да бъдат транспортирани, включително и от по-отдалечени места, където метанът е често откриван. Откритието е публикувано в Science, броя от 23 октомври.
Метанът е ценен заради своите високоенергийни въглеродо-водородни връзки, които се състоят от въглероден атом свързан с четири водородни атома. Газът не влиза лесно в реакция с други материали и най-често просто е изгарян в качеството си на гориво. Горенето предизвиква разпадане на всички въглеродо-водородни връзки и в резултат се получава въглероден двуокис и вода, казва Карен Голдбърг, професор по химия в UW.
Преобразуването на метана в полезни химични вещества, включително транспортируеми течности понастоящем изисква високи температури и много енергия. Открити са катализатори, които превръщат метана в други химични вещества при ниски температури, но те са твърда бавни, твърде неефективни или прекалено скъпи за промишлени цели, казва Годлдбърг.
Въздействието върху метана с метални катализатори е първата стъпка необходима са селективно премахване на една от въглеродо-водородните връзки в процеса на преобразуване на газа в метанол или друга течност. В статията си, изследователите описват първото наблюдение на метален комплекс (съединение състоящо се от централен метален атом свързан с окръжаващи го атоми или молекули), който преобразува метана в течност. Това съединение служи за модел за други възможни метанови комплекси. В тези комплекси, метановите въглеродо-водородни връзки остават непокътнати, като се свързват с рядък метал, наречен родий.
Изследването трябва да даде тласък на по-нататъшно развитие на катализатори, под чието въздействие метанът се превръща в метанол или други течности, казва Голдбърг, въпреки че тя отбелязва, че действителната разработка на процеса до степен превръщане на газа в течност при приемливи температури е вероятно да стане някога в бъдещето.
„Идеята е да се преобразува метанът в течност, като при това се запазят повечето въглеродо-водородни връзки, така че да се запази цялата енергия”казва тя. „Това ни дава следа как трябва да изглежда първото взаимодействие между метана и метала”
Морис Брукхарт, професор по химия в UNC, казва, че въглеродо-водородните връзки са много здрави и е трудно да бъдат разрушени, но разрушаването е по-лесно при метановите комплекси.
„Следващата стъпка е да използваме познанието придобито от това откритие за да формулираме други комплекси и условия, които ще ни позволят каталитично да заменим един водороден атом от метана с други атоми и да създадем течни химични вещества като метанола” казва Брукхарт
Водещ автор на публикацията е Уесли Бърнскотър от Университета Браун, който е участвал в изследването, докато е работил в UNC. Голдбърг, Брукхарт и доцент Синтия Шауър от UNC са съ-автори.
Изследването е извършено в лаборатория финансирана от Националната научна фондация – базирания в UW Център за осъществяване на нови технологии чрез катализа, който включва 13 университета и изследователски центрове САЩ и Канада. Допълнително финансиране е осигурено от Националните здравни институти на САЩ.
Центърът ръководен от Голдбърг има за цел откриването на ефикасни, сравнително евтини и не нанасящи вреда на околната среда начини за производство на химикали и горива.
По материали предоставени от Вашингтонския Университет
Източник: ScienceDaily
Превел: Тихомир Георгиев
