شیوه‌ای جدید برای تبدیل گاز‌های گلخانه‌ای به سوخت

به گزارش خبرگزازی صدا و سیما ، پژوهشگران در این واکنش با استفاده از نور و فلزاتی مانند مس با موفقیت متان را به متانول تبدیل کردند که بهترین دستاورد در تبدیل گاز متان به سوخت مایع در دما و فشار محیط (به ترتیب ۲۵ درجه سانتی‌گراد و یک بار) است و از متان ، یک گاز گلخانه‌ای قوی برای تولید سوخت استفاده شد.

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.

بنا بر اعلام پایگاه خبری « سای تک دیلی » ، یافته‌های این مطالعه گامی مهم در جهت دسترسی به گاز طبیعی به عنوان منبع انرژی برای تولید سوخت‌های جایگزین بنزین و گازوئیل است. باوجود این واقعیت که گاز طبیعی یک سوخت فسیلی است، تبدیل آن به متانول نسبت به سایر سوخت‌های مایع هم گروه آن، دی اکسیدکربن کمتری (CO ۲) تولید می‌کند. متانول در تولید بیودیزل و صنایع شیمیایی در برزیل حیاتی است و در آنجا برای سنتز انواع محصولات استفاده می‌شود.

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 آن‌ها دو برابر سایر سوخت‌های 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 افزود : 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 می‌کند و به طور بالقوه اثرات زیست محیطی آن را بیشتر کاهش می‌دهد.

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 فوتوکاتالیست‌ها در واکنش‌های 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 ایمن‌تر و اقتصادی‌تر 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 فعالیت‌های انسانی ، می‌تواند 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.

نتایج این مطالعه در مجله Chemical Communications منتشر شده است.