Ein internationales Forscherteam hat eine schnelle und kostengünstige Methode entwickelt, um Methan bei Umgebungstemperatur und -druck in flüssiges Methanol umzuwandeln. Der Prozess läuft unter Einwirkung von sichtbarem Licht ab und wurde bereits als „Heiliger Gral der Katalyse“ bezeichnet.
Erdgas Methan ist ein wertvoller Brennstoff, der zum Heizen, zur Warmwasserbereitung und in der Industrie verwendet wird. Aufgrund der Komplexität von Gewinnung, Transport und Lagerung kann es jedoch gefährlich sein. Daher suchen Wissenschaftler nach Möglichkeiten, Methan kostengünstig und effizient in Methanol umzuwandeln, ein vielseitiges und marktfähiges Ausgangsmaterial, schreibt Phys.org. Aus Methanol werden Lösungsmittel, Frostschutzmittel, Acryl, synthetische Stoffe und Fasern, Klebstoffe, Farben, Chemikalien gewonnen. Methanol wird auch als Kraftstoff verwendet.
Das Hauptproblem bei der Umwandlung von Methan (CH4) in Methanol (CH3OH) war die Schwierigkeit, die Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung zu schwächen, um ein Sauerstoffatom hinzuzufügen. Das traditionelle Verfahren besteht normalerweise aus zwei Schritten, Dampfreformierung und Oxidation aus Synthesegas, erfordert jedoch hohe Temperaturen und Drücke und verbraucht daher viel Energie.
Die Methode, die von einem internationalen Team von Chemikern entwickelt wurde, ist einfacher und billiger. Als Katalysator nutzt die neue Technologie metallorganische Gerüststrukturen (MOFs), über die ein Strom aus methan- und sauerstoffgesättigtem Wasser geschleudert wird. Dieses Hybridmaterial enthält eine Vielzahl von Poren und verschiedene Komponenten, die jeweils eine Rolle bei der Absorption von Licht, der Übertragung von Elektronen, der Aktivierung und Verbindung von Methan und Sauerstoff spielen. Das während der Reaktion anfallende flüssige Methanol lässt sich leicht aus dem Wasser entfernen.
Das Experiment zeigte, dass der feste Katalysator ohne Produktivitätsverlust mindestens zehnmal wiederverwendet werden kann, was ungefähr 200 Reaktionsstunden entspricht. Die Eliminierung des Bedarfs an hohen Temperaturen und Drücken und die Verwendung der Energie des Sonnenlichts zum Antreiben des Photooxidationsprozesses reduzieren den Gerätebedarf und die Kosten.
Methanol hat großes Potenzial als Kraftstoff für Autos oder bei der Herstellung von Kunststoffen und anderen chemischen Verbindungen. US-Wissenschaftler haben im vergangenen Jahr einen Katalysator entwickelt, der Methan viel weniger energieintensiv in Erdgas umwandeln kann als aktuelle Lösungen.
2022-07-03 18:16:54
Autor: Vitalii Babkin