En katalysator for bæredygtig methanol

Forskere ved ETH Zürich og olie- og gasselskabet Total har udviklet en ny katalysator, der omdanner CO ₂ og hydrogen til methanol. Tilbyder realistisk markedspotentiale, teknologien baner vejen for bæredygtig produktion af brændstoffer og kemikalier.

Den globale økonomi er stadig afhængig af de fossile kulstofkilder til olie, naturgas og kul, ikke kun for at producere brændstof, men også som råmateriale, der bruges af den kemiske industri til fremstilling af plast og utallige andre kemiske forbindelser. Selvom der i nogen tid er blevet gjort en indsats for at finde måder at fremstille flydende brændstoffer og kemiske produkter fra alternative, bæredygtige ressourcer, disse er endnu ikke gået videre end nicheapplikationer.

Forskere ved ETH Zürich er nu gået sammen med det franske olie- og gasselskab Total for at udvikle en ny teknologi, der effektivt omdanner CO ₂ og hydrogen direkte til methanol. Methanol betragtes som en vare eller bulkkemikalie. Det er muligt at omdanne det til brændstoffer og en lang række kemiske produkter, herunder dem, der i dag hovedsageligt er baseret på fossile ressourcer. I øvrigt, methanol i sig selv har potentialet til at blive brugt som drivmiddel, i methanol brændselsceller, for eksempel.

Nanoteknologi

Kernen i den nye tilgang er en kemisk katalysator baseret på indiumoxid, som blev udviklet af Javier Pérez-Ramírez, Professor i katalyseteknik ved ETH Zürich, og hans hold. For blot et par år siden, holdet demonstrerede med succes i eksperimenter, at indiumoxid var i stand til at katalysere den nødvendige kemiske reaktion. Selv på det tidspunkt, det var opmuntrende, at dette stort set kun genererede methanol og næsten ingen andre biprodukter end vand. Katalysatoren viste sig også at være yderst stabil. Imidlertid, indiumoxid var ikke tilstrækkeligt aktivt som katalysator; de store mængder, der er nødvendige, forhindrer det i at være en kommercielt levedygtig løsning.

Forskerholdet har nu haft held med at øge aktiviteten af ​​katalysatoren markant, uden at påvirke dets selektivitet eller stabilitet. Det opnåede de ved at behandle indiumoxidet med en lille mængde palladium. "Mere specifikt, vi indsætter nogle enkelte palladiumatomer i indiumoxidets krystalgitterstruktur, som forankrer yderligere palladiumatomer til dens overflade, generere bittesmå klynger, der er afgørende for den bemærkelsesværdige ydeevne, " forklarer Cecilia Mondelli, en foredragsholder i Pérez-Ramírez' gruppe. Pérez-Ramírez påpeger, at ved hjælp af avancerede analytiske og teoretiske metoder, katalyse kan nu betragtes som nanoteknologi, og faktisk projektet viser tydeligt, at dette er tilfældet.

Det lukkede kulstofkredsløb

"I dag, udvinding af methanol i industriel skala sker udelukkende fra fossile brændstoffer, med et tilsvarende højt CO2-fodaftryk, " siger Pérez-Ramírez. "Vores teknologi bruger CO ₂ at producere methanol." Denne CO ₂ kan udvindes fra atmosfæren eller - mere enkelt og effektivt - fra udstødningen fra forbrændingskraftværker. Selv hvis brændstoffer syntetiseres fra methanolen og efterfølgende forbrændes, CO ₂ genanvendes og dermed er kulstofkredsløbet lukket.

Fremstilling af det andet råmateriale, brint, kræver strøm. Imidlertid, forskerne påpeger, at hvis denne elektricitet kommer fra vedvarende kilder såsom vind, sol- eller vandkraft, det kan bruges til at fremstille bæredygtig methanol og dermed bæredygtige kemikalier og brændstoffer.

Sammenlignet med andre metoder, der i øjeblikket anvendes til at producere grønne brændstoffer, Pérez-Ramírez fortsætter, denne teknologi har den store fordel, at den næsten er klar til markedet. ETH Zürich og Total har i fællesskab indgivet patent på teknologien. Total planlægger nu at opskalere tilgangen og potentielt implementere teknologien i en demonstrationsenhed i løbet af de næste par år.