28 сентября, 2022

hleb

Находите все последние статьи и смотрите телешоу, репортажи и подкасты, связанные с Россией.

Бразильские ученые открыли способ превращения метана в жидкий метанол

Группа исследователей успешно преобразовала метан в метанол, используя легкие и рассеянные переходные металлы, такие как медь, в процессе, известном как фотоокисление. Реакция была лучшей на сегодняшний день для превращения метана в жидкое топливо при температуре окружающей среды и давлении (25 °C и 1 бар соответственно).

Термин «бар» как единица давления происходит от греческого слова «вес» (baros). Один бар равен 100 000 Па (100 кПа), что очень близко к стандартному атмосферному давлению на уровне моря (101,325 Па).

Результаты исследования являются важным шагом в обеспечении доступности природного газа в качестве источника энергии для производства альтернативных видов топлива для бензина и дизельного топлива. Хотя природный газ считается ископаемым топливом, при его преобразовании в метанол выделяется меньше углекислого газа (CO2), чем при использовании другого жидкого топлива того же класса.

В Бразилии метанол играет важную роль в производстве биодизеля и в химической промышленности, которая использует его для производства многих продуктов.

Кроме того, улавливание метана из атмосферы имеет важное значение для смягчения неблагоприятных последствий изменения климата, поскольку газ имеет в 25 раз больший потенциал, чем двуокись углерода, например, способствуя глобальному потеплению.

В научном сообществе ведутся большие споры о масштабах запасов метана на планете. По некоторым оценкам, они могут иметь вдвое больший энергетический потенциал, чем все другие виды ископаемого топлива вместе взятые. «Во время перехода на возобновляемые источники энергии в какой-то момент нам придется использовать весь этот метан», — сказал Маркос да Силва, первый автор статьи, Agência FAPESP. Сильва является докторантом физического факультета Федерального университета Сан-Карлоса (UFSCar).

По словам Иво Фрейтаса Тейшейры, профессора UFSCar, научного руководителя Сильвы и последнего автора статьи, фотокатализатор, использованный в исследовании, был крупным нововведением. «Наша группа внедрила значительные инновации, окисляя метан в одну стадию», — сказал он. «В химической промышленности эта конверсия происходит путем получения водорода и углекислого газа как минимум в две стадии и в условиях очень высокого давления и температуры. Наш успех в получении метанола в мягких условиях с меньшими затратами энергии — это огромный шаг вперед. ”

READ  Три из четырех инструментов Джеймса Уэбба теперь выровнены.

По словам Тейшейры, результаты прокладывают путь для будущих исследований использования солнечной энергии для этого процесса преобразования, что может еще больше снизить его воздействие на окружающую среду.

оптические стимулы

В лаборатории ученые получили кристаллический нитрид углерода в форме полигептазинимида (PHI), используя неблагородные или широко распространенные переходные металлы, особенно медь, для производства фотокатализаторов, активных в видимом свете.

Затем они использовали фотокатализаторы в реакциях окисления метана с перекисью водорода в качестве инициатора. Медный катализатор ФИ давал большой объем окисленных жидких продуктов, особенно метанола (2900 мкмоль на грамм вещества, или мкмоль.Г-1 за четыре часа).

«Мы нашли лучший катализатор и другие условия, необходимые для химической реакции, такие как использование большого количества воды и лишь небольшого количества перекиси водорода, которая является окислителем», — сказал Тейшейра. Следующие шаги включают в себя более глубокое понимание активных центров меди в материале и их роли в реакции. Мы также планируем использовать кислород непосредственно для производства перекиси водорода в той же реакции. В случае успеха это должно сделать процесс более безопасным и экономически выгодным».

Еще один вопрос, который группа продолжит исследовать, касается меди. «Мы работаем с дисперсной медью. Когда мы писали статью, мы не знали, имеем ли мы дело с изолированными атомами или кластерами. Теперь мы знаем, что это группы», — пояснил он.

В исследовании ученые использовали чистый метан, но в будущем они будут добывать газ из возобновляемых источников энергии, таких как биомасса. По данным Организации Объединенных Наций, до сих пор метан вызвал около 30% глобального потепления с доиндустриальной эпохи. Выбросы метана в результате деятельности человека могут быть сокращены на 45 % в течение следующего десятилетия, что позволит избежать повышения примерно на 0,3 °C к 2045 году.

READ  НАСА заинтересовало обнаруженным на Марсе объектом, похожим на макароны

Стратегия преобразования метана в жидкое топливо с использованием фотокатализатора является новой и коммерчески недоступной, но ее потенциал в ближайшей перспективе велик. «Мы начали наше исследование более четырех лет назад. сказал Тейшейра, ссылаясь на исследование, опубликованное в журнале наук исследователями, связанными с университетами США и Великобритании, во главе с Грэмом Хатчингсом, профессором Кардиффского университета в Уэльсе.