Технология позволяет обойти сверхвысокие температуры и давление, которые обычно нужны для такого процесса, и может сделать производство чистого топлива дешевле и экологичнее, пишет Interesting Engineering.
Смотрите также Ученые ошиблись с "квантовым" материалом и открыли новое состояние
Метанол давно считается важным химическим веществом для промышленности и энергетики. Его используют как топливо для автомобилей, морских судов и кухонных плит, а также в производстве пластмасс, кислот и как промышленный растворитель. Главное преимущество метанола – чистое сгорание без дыма.
Впрочем, традиционное производство метанола остается очень затратным. Для синтеза нужны температуры более 1400 градусов по Фаренгейту и давление, что в 200 – 300 раз превышает атмосферное. Из-за этого процесс дорогой и сложный для масштабного экологического использования.
Как удалось превратить метан в топливо?
Чтобы обойти эти ограничения, команда из Northwestern University использовала электричество для создания плазмы внутри реактора, заполненного водой. В стеклянные трубки, покрытые катализатором из оксида меди, подавался метан.
Во время подачи высоковольтных импульсов газ переходил в состояние плазмы – так называемую "молнию в бутылке". В этом состоянии образовывались чрезвычайно активные частицы, которые быстро вступали в реакцию и формировали молекулы метанола.
"Молния в бутылке" – смотрите видео:
Одна из главных проблем обычного синтеза заключается в том, что только что образованный метанол быстро разрушается, превращаясь в углекислый газ. В новой системе этого удалось избежать: метанол сразу поглощался водой, что фактически останавливало дальнейшую нежелательную реакцию.
Для стабилизации процесса исследователи также добавили аргон. Это помогло уменьшить образование нежелательных побочных продуктов и сделало реакцию более контролируемой.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of the American Chemical Society.
По словам доцента кафедры химии Дейна Свивера (Dayne Swearer), во время эксперимента удалось получить не только метанол, но и этилен, который используется в производстве пластмасс, а также водород – важное промышленное вещество и топливо с нулевыми углеродными выбросами.
Фактически ученые взяли метан – очень распространенный парниковый газ – и превратили его в значительно более ценные продукты: метанол, этилен, водород и небольшое количество пропана.
Исследователи признают, что пока установка работает лишь в лабораторном масштабе. Однако в случае успешного масштабирования такая технология может стать полезной для мест утечки метана. Вместо того, чтобы просто сжигать газ и превращать его в CO2, можно будет прямо на месте производить жидкое топливо, удобное для транспортировки.
Сейчас команда работает над усовершенствованием системы, а также над эффективным извлечением метанола из воды и его очисткой для дальнейшего использования.