At reducere fodaftrykket af en drivhusgas, der er mere potent end kuldioxid

USC-forskere har låst op for en ny, mere effektiv vej til at omdanne metan - en potent gas, der bidrager til klimaændringer - direkte til basale kemikalier til fremstilling af plastik, landbrugskemikalier og lægemidler.

I forskning offentliggjort den 4. december i Journal of the American Chemical Society , kemikere ved USC Loker Hydrocarbon Research Institute siger, at de har fundet en måde at hjælpe med at udnytte denne rigelige og farlige drivhusgas, som generelt brændes eller blusses for at producere energi.

Blandt almindelige drivhusgasser, kuldioxid bliver ofte nævnt som den største synder til at fange varme på jorden, bidrager til klimaforandringerne. Imidlertid, det er ikke det mest potente.

Den skelnen tilhører metan. Ifølge det mellemstatslige panel om klimaændringer, metan fanger varme og opvarmer planeten 86 gange mere end kuldioxid over en 20-årig horisont.

Mere brændstof, færre emissioner, reduceret energiforbrug

Hovedforfatter Patrice T. D. Batamack, seniorforfatter G. K. Surya Prakash og Thomas Mathew fra USC Loker Hydrocarbon Research Institute brugte en katalysator kaldet H-SAPO-34, stammer fra en klasse af nanoporøse krystaller kaldet zeolitter.

Denne enkle metode til at omdanne metan direkte til ethylen og propylen, eller olefiner, ville erstatte det, der traditionelt er vanskeligt, dyrt, og ineffektive processer, der tilfører drivhusgasser til atmosfæren. Størstedelen af ​​ethylen og propylen er fremstillet af råolie og skifervæskekrakning, som forbruger enorme mængder energi.

Da USC's første nobelprisvinder, George Olah, omdannede metan til olefiner i 1985, processen krævede tre trin. Siden da, forskere har reduceret det til to trin, men Loker-teamet er det første til at realisere konverteringen med en enkelt katalysator baseret på zeolitter.

"Kontakt tid er nøglen til denne effektive og enkle katalysator til at producere brugbart brændstof fra metan. I fast ejendom, de siger, Beliggenhed, Beliggenhed, Beliggenhed. I kemi, det handler om tilstand, tilstand, tilstand, " sagde Prakash.

De globale metan-emissioner er steget siden 2007, og produktionen er særlig dårlig i USA. Ifølge en nylig undersøgelse fra Harvard University, USA kunne være eneansvarlig for så meget som 60 procent af den globale vækst i menneskeskabte atmosfæriske metan-emissioner i løbet af dette århundrede.

Bidragende til den globale stigning er det øgede udbud af husdyr og rismarker i lande som Indien og Kina, de to ledere i den samlede metanproduktion, ifølge Verdensbanken.

'Hvis kulstof er problemet, kulstof skal være løsningen '

Mens den er den mest potente af vores populære drivhusgasser, og selv efter den største metanlækage i amerikansk historie ved Aliso Canyons naturgaslager for et par år siden, der er ingen tegn på, at metans rigelige produktion vil aftage noget snart.

Skiferfracking og andre ressourceudvindingsteknikker øger naturgasreserverne, og Loker-forskerne mener, at metan snart kan blive det mest populære af alle råmaterialer til fremstilling af petrokemiske produkter.

For omkring 30 år siden, Prakash og hans mentor Olah begyndte først at raffinere konceptet "The Methanol Economy, "en lang række methanolbaserede løsninger, der reducerer produktionscyklussen for drivhusgasserne, der accelererer klimaforandringerne.

Selv om det ligner struktur og navn, metan er ikke direkte udskiftelig med methanol, selvom det meste methanol er syntetisk fremstillet af metan. Metan er en naturligt forekommende gas og den enkleste et-kulstofforbindelse, der indeholder kulbrinte.

Ved yderligere at reducere de nødvendige trin for effektivt at omdanne methan til olefiner, forskerne ved Loker har måske bragt os så meget tættere på at realisere et af de oprindelige trin, der er beskrevet i "Metanoløkonomien".

"Hvis kulstof er problemet, kulstof skal være løsningen. Der er masser af metan at gå rundt i verden, og det er blevet nemmere og sikrere at omdanne det til produkter, som vi rent faktisk kan bruge, " sagde Prakash.