Ny metode omdanner metan i naturgas til methanol ved stuetemperatur

Forskere ved University of Illinois Chicago har opdaget en måde at omdanne metanen i naturgas til flydende methanol ved stuetemperatur.

Denne opdagelse, rapporteret i journalen Procedurer fra National Academy of Sciences , potentielt kunne give en renere energikilde til mange af vores daglige aktiviteter.

Ved brænding, naturgas - det brændstof, der bruges til at opvarme boliger, tilberede mad og generere elektricitet - producerer kuldioxid, en kraftig drivhusgas.

Ifølge U.S. Energy Information Administration, USA brugte cirka 31 billioner kubikfod naturgas i 2019, bidrager med cirka 1,6 gigaton kuldioxid til atmosfæren.

En bedre måde at bruge naturgas på ville være at omdanne den til methanol, et flydende brændstof, der brænder mere rent og kan bruges til at producere benzin og plast. Men at omdanne metanen, der findes i naturgas, til methanol kræver meget varme og tryk og genererer en betydelig mængde kuldioxid i sig selv.

"Forskere har været interesserede i måder at omdanne metan til methanol ved omgivelsestemperaturer for at omgå al den varme og det tryk, der i øjeblikket er påkrævet i industrielle processer for at udføre denne konvertering, "sagde Meenesh Singh, adjunkt i kemiteknik ved UIC College of Engineering og tilsvarende forfatter til papiret.

Metanol menes også at være "brændstoffet i fremtiden, "driver en" methanoløkonomi ", hvor den erstatter fossile brændstoffer i transport, energilagring og som det dominerende forstadiemateriale til syntetiske kemikalier og andre produkter. Metanol bruges i øjeblikket i brændselscelleteknologi, der driver nogle bybusser og andre køretøjer. Dens lavere emissionspotentialer og højere volumetriske energitæthed gør det til et attraktivt alternativ til fossile brændstoffer, Sagde Singh.

"Udover at være et renere brændende brændstof, metan kan også opbevares sikkert i almindelige beholdere, i modsætning til naturgas, som skal opbevares under tryk, og som er meget dyrere, "Sagde Singh.

Store mængder varme og tryk er påkrævet for at bryde carbonhydridbindinger i metangas, det første trin i fremstillingen af ​​methanol. Men Singh og UIC -kandidatstuderende Aditya Prajapati har identificeret et katalysatormateriale, der hjælper med at nedbringe den energi, der er nødvendig for at bryde disse bindinger, så reaktionen kan finde sted ved stuetemperatur.

"Vi har været i stand til at reducere temperaturen i den industrielle proces fra mere end 200 grader Celsius til stuetemperatur, som er omkring 20 grader Celsius, "Sagde Prajapati.

Deres katalysator er sammensat af titanium og kobber. Katalysatoren, sammen med en lille mængde elektricitet, letter nedbrydning af carbonhydridbindinger af methan og dannelse af methanol. Processen bruger meget mindre energi end traditionelle metoder, og fordi det ikke kræver maskiner til at producere højt tryk og varme, det kan opsættes hurtigt og billigt.

"Vores proces behøver ikke at blive centraliseret, "Singh sagde." Det kan implementeres i et rum så lille som en varevogn og er bærbart til distribueret udnyttelse af naturgas og fremstilling af methanol. "

Singh og kolleger har indgivet et foreløbigt patent på processen og forventer, at den kan omdanne et par liter methanol om dagen. Patentet administreres gennem UIC Office of Technology Management.