Američtí vědci přeměňují zemní plyn na palivo blesky: Čistší výroba metanolu bez vysokých teplot

Chemici ze Severozápadní univerzity ve Spojených státech objevili převratnou metodu, jak přeměnit zemní plyn přímo na kapalné palivo metanol v jediném kroku. Využili k tomu drobné záblesky plazmatu – neboli mini „blesky“ – v prosklených trubicích ponořených ve vodě.

Chemici ze Severozápadní univerzity ve Spojených státech objevili převratnou metodu, jak přeměnit zemní plyn přímo na kapalné palivo metanol v jediném kroku. Využili k tomu drobné záblesky plazmatu – neboli mini „blesky“ – v prosklených trubicích ponořených ve vodě. Pomocí pulzů vysokonapěťové elektřiny se jim podařilo rozbít vazby metanu, aniž by bylo nutné celý systém zahřívat na extrémní teploty, jak vysvětlil Dayne Swearer ze Severozápadní univerzity, korespondenční autor studie.

Současná průmyslová výroba metanolu je vícekrokový proces, který začíná parním reformováním. Metan se nejprve za teplot přesahujících 800 stupňů Celsia a extrémních tlaků (200 až 300krát vyšších než atmosférický tlak) rozkládá na oxid uhelnatý a vodík. Tyto plyny se pak rekombinují za vzniku metanolu. Tento proces je energeticky náročný a celosvětově produkuje miliony tun oxidu uhličitého ročně. Extrémní teploty jsou nezbytné k rozbití nereaktivních chemických vazeb mezi uhlíkem a vodíkem v metanu, a vysoký tlak je pak potřeba k tomu, aby se molekuly stlačily na katalyzátor a vytvořily metanol.

Nový, jednostupňový proces, který vyvinul James Ho, doktorand v laboratoři Dayna Swearera, využívá takzvaný „bublinkový plazmový reaktor“. Jedná se o porézní skleněnou trubici potaženou katalyzátorem na bázi oxidu mědi. Metanový plyn proudí trubicí, zatímco jsou aplikovány elektrické pulzy. Elektřina přemění metanový plyn na plazmu, která rozštěpí metan a vodu na vysoce reaktivní fragmenty. Tyto fragmenty se pak rekombinují za vzniku metanolu, který se okamžitě rozpouští v okolní vodě. Toto rychlé „zhášení“ zastaví chemickou reakci v pravý okamžik a zabrání rozkladu metanu na oxid uhličitý. Celý proces je tak čistší a elektrifikovaný, s využitím pouze elektřiny, vody a katalyzátoru.

Metanol je všestranná a vysoce žádaná průmyslová chemikálie, která se používá k výrobě mnoha produktů denní potřeby, včetně plastů, barev a lepidel. Stále více se také zkoumá jako slibné kapalné palivo, protože jeho spalování produkuje nižší emise síry a pevných částic než benzín a nafta. Vědci zdůrazňují, že plazma, která tvoří více než 99 % pozorovatelného vesmíru, je v oblasti chemie stále nevyužitým zdrojem, a „studené plazma“ lze produkovat za nízkých teplot a normálního atmosférického tlaku, což otevírá nové možnosti pro chemické procesy.