Международная группа исследователей под общим руководством Манчестерского университета в Великобритании разработала быстрый и экономичный метод преобразования природного газа – метана – в жидкий метанол при температуре и давлении окружающей среды, в непрерывном потоке через фотокаталитический материал.

Об этом сообщает портал SciTechDaily. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.

Метан, обычно называемый природным газом, является ценным топливом, широко используемым в быту, промышленной энергетике и на транспорте. Однако он легко воспламеняется и горюч, а также может быть опасен из-за сложности его добычи, транспортировки и хранения.

Газообразный метан также является мощным парниковым газом, что делает его вредным для окружающей среды при выбросе или утечке в атмосферу. Избыточный метан обычно сжигают (нередко даже в факелах), чтобы уменьшить его вредное воздействие, но этот процесс производит углекислый газ, который также несет вред окружающей среде.

Промышленность и ученые уже давно ищут экономичный и эффективный способ преобразования метана в метанол – высокорентабельное и универсальное сырье, используемое для производства тысяч продуктов, таких как растворители, антифризы и акриловые пластмассы; синтетические ткани и волокна; клеи, краски и фанера; реагенты, используемые в фармацевтике и агрохимикатах. Помимо этого, метанол может также служить ценным топливом, все более привлекательным по мере сокращения мировых запасов нефти.

Основная проблема преобразования метана (CH4) в метанол (CH3OH) заключалась в сложности ослабления или разрыва химической связи углерод-водород (CH) для внедрения атома кислорода и образования связи C-OH. Традиционные методы конверсии метана обычно включают две стадии: паровой риформинг с последующим окислением синтез-газа, причем обе являются энергоемкими, дорогостоящими и низкоэффективными, поскольку требуют высоких температур и давлений.

Быстрый и экономичный процесс превращения метана в метанол, разработанный исследовательской группой британских и американских ученых, основан на методе фотоокисления и представляет собой непрерывный поток насыщенной метаном/кислородом воды сквозь инновационный материал-катализатор на металлоорганическом каркасе (MOF).

Пористый MOF содержит различные моножелезо-гидроксильные компоненты, призванные поглощать свет и генерировать электроны, которые передаются кислороду и метану внутри пор с образованием метанола.

Сихай Ян, профессор химии в Манчестерском университете и один из авторов исследования, отметил: «Этот процесс на 100 % селективен, то есть не содержит нежелательных побочных продуктов, и сравним с метанмонооксигеназой, которая является естественным ферментом для данного процесса».

Эксперименты показали, что твердый катализатор можно выделить, промыть, высушить и повторно использовать в течение не менее 10 циклов или примерно 200 часов реакции без какой-либо потери производительности.

Чтобы наблюдать за тем, как работает этот процесс и насколько он избирательен, исследователи использовали прибор VISION Ок-Риджской национальной лаборатории (ORNL) в США – высокопроизводительном нейтронно-колебательный спектрометр, оптимизированный для предоставления информации о молекулярной структуре, химических связях и межмолекулярных взаимодействиях.

Новый фотокаталитический процесс примерно аналогичен тому, как растения преобразуют световую энергию в химическую во время фотосинтеза, поглощая солнечный свет и углекислый газ через листья, а затем превращая эти элементы в сахара, кислород и водяной пар.

Мартин Шредер, декан факультета науки и техники в Манчестерском университете, отметил: «Новый материал MOF также может способствовать другим типам химических реакций, выступая в качестве своего рода пробирки, в которой мы можем комбинировать различные вещества, чтобы увидеть, как они реагируют».

По мнению исследователей, благодаря устранению необходимости в высоких температурах или давлении и использованию энергии солнечного света для управления процессом фотоокисления новый метод преобразования метана в метанол может существенно снизить затраты на оборудование и эксплуатационные расходы. Более высокая скорость и эффективность процесса, отсутствие нежелательных побочных продуктов облегчат разработку поточного производства.

Вам может понравиться

У берегов Новой Ирландии обнаружили загадочную медузу, расписанную “рисунками”

Дайверу у берегов новогвинейского острова Новая Ирландия удалось сделать уникальное фото. На снимок попала необычная медуза. Ее особенность заключается в том, что на теле медузы есть рисунки. Эксперты издания The

Прототип WD-TENG добился эффективной генерации энергии из силы морских волн

Прототип трибоэлектрического наногенератора с волновым приводом (сокращенно WD-TENG), совместно разработанный исследователями из Китая и Австралии, смог добиться показателей получения экономически эффективного электричества. Об этом сообщает австралийский портал Mirage News. Перевод

Диеты с высоким содержанием кальция и калия способны защитить от образования камней в почках

Специалисты клинической сети Майо в США по итогам исследования влияния диетических изменений установили, что обогащение рациона продуктами с высоким содержанием кальция и калия может предотвратить повторное симптоматическое образование камней в
Погода в России: