Metan omvandlas till metanol vid rumstemperatur – tillsätt bara ljus

by bernt & torsten

Forskare har utvecklat ett effektivt nytt sätt att omvandla metan till metanol vid rumstemperatur. Tekniken skulle kunna bidra till att minska utsläppen av växthusgaser och ge ett renare sätt att tillverka nyckelprodukter.

Även om koldioxid får mest uppmärksamhet, är det inte den enda växthusgasen som förändrar jordens klimat. Metan släpps ut i mindre mängder men är 34 gånger mer potent, så att minska dess nivåer är fortfarande en prioritet. Överskottsmetan från industriella processer bränns ofta av, men det producerar CO2.

Ett vanligt eftertraktat alternativ är att omvandla metan till metanol, som kan användas för att tillverka en rad produkter som bränslen, plaster och byggmaterial. Problemet är att omvandlingsprocessen vanligtvis kräver höga temperaturer och tryck, vilket gör den energikrävande.

Under de senaste åren har forskare experimenterat med nya katalysatorer som visar lovande att omvandla metan till metanol vid rumstemperatur och omgivande tryck, inklusive en titan- och kopparkatalysator och sätt att förbättra järnzeolitkristaller.

För den nya studien utvecklade forskare vid University of Manchester och Oak Ridge National Laboratory en ny teknik som använder ett metallorganiskt ramverk (MOF) som katalysator. Dessa strukturer är extremt porösa, och i detta fall innehåller dessa porer en mängd olika komponenter som var och en spelar en roll i den katalytiska processen.

Först blandas metan och syre i vatten, som sedan kontinuerligt strömmar genom MOF-granulerna. Att utsätta MOF för solljus utlöser en kemisk reaktion som omvandlar den gasformiga metanen till flytande metanol, som sedan lätt kan extraheras ur vattnet.

Det viktigaste som gör denna omvandling så knepig är att bryta kol-vätebindningen i metan för att infoga en syreatom för att bilda en ny bindning och göra metanol. I det här fallet absorberar komponenterna i MOF ljuset och genererar elektroner, som sedan förs vidare till syre och metan som strömmar igenom, vilket får dem att kombineras till metanol.

I tester kunde den fasta katalysatorn arbeta effektivt och kunde tvättas och återanvändas minst 10 gånger, under minst 200 timmars reaktionstid. Med ytterligare förfining kan tekniken bidra till att minska metanutsläppen, såväl som miljöpåverkan från metanolproduktion.

Forskningen publicerades i tidskriften Nature Materials.