Нов процес на свързване на метан може да сложи край на безумно разточителните изгаряния

Сподели

Глобалната петролна индустрия разточително изгаря приблизително толкова природен газ, колкото се използва от цяла Централна и Южна Америка – но нов свързващ метан агент предлага потенциален начин този парников газ да бъде икономичен преобразуван в течни горива.

Метанът е ужасно мощен парников газ, макар и сравнително краткотраен. За период от 20 години се оценява, че емисиите на метан имат потенциал за глобално затопляне 84 до 87 пъти по-голям от този на въглеродния диоксид. Глобалните концентрации на метан в атмосферата бяха относително стабилни през последните няколкостотин хиляди години, но се увеличиха бързо след 1750-те години и началото на индустриалната революция.

Идва от почти навсякъде – да цитирам Писателят на Земната обсерватория на НАСА Адам Войланд„Можете да намерите прозрачния газ без мирис на мили под повърхността на Земята и на мили над нея. Метанът извира от блата и реки, оригва се от вулкани, издига се от горски пожари и се просмуква от червата на крави и термити (къде се произвежда от микроби). Човешките селища са залети с газа. Метанът изтича безшумно от кладенци и тръбопроводи за природен газ и петрол, както и въглищни мини. Той се задушава в сметища, пречиствателни станции и оризища.”

производство на масло, според Международната агенция по енергетика (МАЕ), в момента е отговорен за около 40 процента от емисиите на метан в нефтената и газовата промишленост. Метанът, който изтича по време на нефтени сондажи, не представлява интерес за петролните компании; Икономиката на насочването му към инфраструктурата за природен газ не работи, той е опасен и неудобен за съхранение и въпреки че може да бъде каталитично преобразуван в много по-използваеми течни горива като метанол, процесът е твърде скъп, за да се обмисли.

Така че го изгарят, изстрелвайки го в небето. Това вероятно е по-отговорно за околната среда, отколкото просто да го оставим да се издигне в атмосферата в краткосрочен план – но води до около 265 милиона тона емисии на въглероден диоксид, без да върши никаква полезна работа за никого.

Докато има петролни кладенци, този излишен метан ще трябва да се бори и изследователи от Университета на Нов Южен Уелс казват, че са направили решаващ пробив в свързването на метан, който отваря вратата към много по-ефективни, ефективни и надяваме се достъпни каталитични трансформации.

Проблемът досега беше задържането на метанови молекули достатъчно неподвижни, за да ги изследваме. Според UNSW, изследователите са успели да задържат метана в молекулярно “поре” с помощта на комплекси метал-метан – но само за няколко микросекунди. Това не се доближава до няколкото минути, необходими за правилното анализиране на тези видове молекули в устройство за ядрено-магнитна резонансна спектроскопия.

Екипът на UNSW използва изчислително моделиране, за да се опита да предскаже дали други метали могат да свързват метан за по-дълго време и резултатите сочат осмий – платинен метал и елемент с най-висока плътност, който се среща в природата. Екипът продължи с експерименти и резултатите бяха впечатляващи.

„Ние открихме, че метанът, който обикновено е инертен, ще взаимодейства с осмий-метален центриран вид, за да образува относително стабилен осмиево-метанов комплекс“, казва Джеймс Уотсън, водещ автор на ново проучване. „Нашият комплекс има ефективен полуживот от около 13 часа.“

Установено е, че нов комплекс на базата на осмий свързва метана изключително ефективно, с период на полуразпад около 13 часа, за разлика от микросекунди, възможни преди

UNSW

„Това означава, че са необходими 13 часа, за да се разложи половината от комплекса“, продължава той. „Тази стабилност, във връзка с относително дългия живот на този комплекс, позволява задълбочен анализ на структурата, образуването и реактивността на този клас на [osmium] комплекси и помага за информиране на дизайна на катализатори, които имат потенциала да трансформират метана в по-синтетично полезни съединения.

Осмият е един от най-редките елементи на Земята, но това едва ли ще бъде фактор тук. Важното е, че за първи път тези осмиеви комплекси позволяват вид задълбочен молекулярен анализ, който трябва да доведе до нови каталитични процеси, използващи много по-евтини и по-достъпни елементи, които могат бързо и икономично да превърнат метана в течни горива.

„Един от начините за превръщане на метана в течни горива е чрез използването на катализатори, които съдържат елементи от преходни метали“, обяснява съавторът на изследването доцент Греъм Бол. „Не само [are liquid fuels] много по-удобно и много по-безопасно от съхранението на газове, но също така [come in] при много по-ниска цена на енергия.”

„Течните горива са по-лесни за транспортиране, продължава той, „и биха били лесно интегрирани в нашата съществуваща горивна инфраструктура – ​​бензинът E10 вече има 10 процента етанол. Ако имаше ефективни, търговски жизнеспособни методи за превръщане на метан в метанол, например, това също така би осигурило стимул за задържане на метан за преобразуване и за избягване на изгарянето му без цел, намаляване на общото използване на изкопаеми горива и вредните емисии.Надяваме се, че нашето откритие ще информира дизайна на следващо поколение, по-ефективни катализатори, които могат да бъдат търговски жизнеспособни .”

Сега никое течно въглеводородно гориво, включително метанолът, не може да се разглежда като екологично чисто, тъй като изгарянето му ще доведе до емисии на въглероден диоксид. Но ако ще бъде изгорено, като огромния обем метан, който в момента се изгаря, може също така да свърши работа за някого, вместо да бъде напълно пропиляно. Това е преходна стъпка в борбата на човечеството да изчисти нашата атмосфера, но има потенциала да окаже огромно въздействие, ако по-нататъшните изследвания се окажат толкова положителни, колкото екипът очаква.

Изследването е публикувано в списанието Природна химия.

източник: Университет на Нов Южен Уелс



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели