ابداع شیوه‌ای جدید برای تبدیل گازهای گلخانه‌ای به سوخت

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از  پایگاه اخبار  علمی سای تک دیلی، نتایج این مطالعه‌ در مجله Chemical Communications منتشر شده است، این واکنش بهترین دستاورد در تبدیل گاز متان به سوخت مایع در دما و فشار محیط (به ترتیب ۲۵ درجه سانتی‌گراد و یک بار) است. این تبدیل در دما و فشار اتاق اتفاق افتاد و از متان، یک گاز گلخانه‌ای قوی، برای تولید سوخت استفاده شد. روش جدید گاز متان را به متانول مایع تبدیل می کند.

واژه بار به عنوان یک واحد فشار از کلمه یونانی به معنای وزن (باروس) گرفته شده و یک بار برابر با ۱۰۰ هزار پاسکال (۱۰۰ کیلو پاسکال)، نزدیک به فشار اتمسفر استاندارد در سطح دریا است.

یافته‌های این مطالعه گامی مهم در جهت دسترسی به گاز طبیعی به عنوان منبع انرژی برای تولید سوخت‌های جایگزین بنزین و گازوییل است. باوجود این واقعیت که گاز طبیعی یک سوخت فسیلی است، تبدیل آن به متانول نسبت به سایر سوخت های مایع هم گروه آن، دی اکسید کربن کمتری (CO۲) تولید می کند. متانول در تولید بیودیزل و صنایع شیمیایی در برزیل حیاتی است و در آنجا برای سنتز انواع محصولات استفاده می شود.

علاوه بر این، جمع‌آوری متان از جو برای کاهش پیامدهای منفی تغییرات اوضاع اقلیمی بسیار مهم است.

مباحث مهمی در جامعه علمی در مورد میزان ذخایر متان مطرح است. بر اساس برخی برآوردها، ممکن است پتانسیل انرژی آن ها دو برابر سایر سوخت های فسیلی باشد. مارکوس داسیلوا، نویسنده اول مقاله از دانشگاه فدرال سائو کارلوس (UFSCar) گفت: در گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر، برخی مواقع باید از تمام این متان استفاده کنیم. 

به گفته ایوو فریتاس تکسیرا استاد این دانشگاه و دیگر نویسنده مقاله، فوتوکاتالیست مورد استفاده در این مطالعه یک نوآوری کلیدی بود.

وی گفت: گروه ما با اکسید کردن متان در یک مرحله، نوآوری مهمی بدست آورد. در صنایع شیمیایی، این تبدیل از طریق تولید هیدروژن و گاز دی اکسید کربن در حداقل دو مرحله و در شرایط دما و فشار بسیار بالا صورت می‌گیرد. موفقیت ما در تولید متانول در شرایط ملایم و در عین حال صرف انرژی کمتر، یک گام بزرگ رو به جلو است.

به گفته این محقق، این نتایج راه را برای تحقیقات آینده در مورد استفاده از انرژی خورشیدی برای این فرآیند هموار می کند و به طور بالقوه اثرات زیست محیطی آن را بیشتر کاهش می دهد.

فوتوکاتالیست ها

دانشمندان در آزمایشگاه، نیترید کربن کریستالی را به شکل پلی هپتازین ایمید (PHI) با استفاده از فلزات واسطه غیر نجیب یا فراوان، به ویژه مس، سنتز کردند تا فوتوکاتالیست‌های فعال نور مریی تولید کنند.

آنها سپس از فوتوکاتالیست ها در واکنش های اکسیداسیون متان با پراکسید هیدروژن به عنوان آغازگر استفاده کردند. کاتالیزور مس-PHI حجم زیادی از محصولات مایع اکسیژن دار، به ویژه متانول (۲۹۰۰ میکرومول در هر گرم ماده یا میکرومول در یک گرم در چهار ساعت) تولید کرد.

این محقق گفت: ما بهترین کاتالیزور و سایر شرایط ضروری برای واکنش شیمیایی را کشف کردیم، مانند استفاده از مقدار زیادی آب و فقط مقدار کمی پراکسید هیدروژن که یک عامل اکسید کننده است. همچنین قصد داریم از اکسیژن به طور مستقیم برای تولید پراکسید هیدروژن در خود واکنش استفاده کنیم. این روند در صورت موفقیت آمیز بودن، باید حتی از نظر اقتصادی ایمن تر و اقتصادی تر شود.

دانشمندان در این مطالعه، از متان خالص استفاده کردند، اما در آینده این گاز از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند زیست توده استخراج خواهد شد.

بر اساس گزارش سازمان ملل، متان تاکنون باعث حدود ۳۰ درصد از گرمایش کره زمین از دوران پیش از صنعتی شدن بوده است. انتشار متان ناشی از فعالیت های انسانی می تواند تا ۴۵ درصد در دهه پیش رو کاهش یابد و از افزایش تقریبا سه دهم درجه سانتی گراد دما تا سال ۲۰۴۵ جلوگیری کند.

استراتژی تبدیل متان به سوخت مایع با استفاده از فوتوکاتالیست جدید است و به صورت تجاری در دسترس نیست، اما پتانسیل آن در کوتاه مدت قابل توجه است.