Splněný sen: Nový katalyzátor dělá z metanu metanol za pokojové teploty  
Metan je nebezpečný skleníkový plyn, ale také zajímavý zdroj. Stačí zpřetrhat vazby mezi uhlíkem a vodíkem a nacpat tam kyslík, aby vznikl metanol, z něhož je možné vyrobit spoustu užitečných věcí. To se ale snadněji řekne, než udělá. Nový katalyzátor založený na MOFu to zvládá elegantně a za přijatelných podmínek.
MOF katalyzátor. Kredit: ORNL/Jill Hemman.
MOF katalyzátor. Kredit: ORNL/Jill Hemman.

Metan je černý kůň globálního oteplování. Je ho sice méně než oxidu uhličitého, ale je to 34krát účinnější skleníkový plyn. Proto je metan na seznamu nežádoucích plynů a v poslední době se mu věnuje velká pozornost. Zdroje metanu jsou rozmanité a různé jsou i možnosti, jak s ním naložit. Metan z průmyslu se často spaluje, ale je to z bláta do louže, protože vzniká oxid uhličitý.

 

Martin Schröder. Kredit: Henry Royce Institute.
Martin Schröder. Kredit: Henry Royce Institute.

Často zvažovaným řešením je přeměna metanu na metanol. To je velmi zajímavá surovina pro široké spektrum produktů, od paliv přes plasty až po konstrukční materiály. Háček je v tom, že taková přeměna obvykle vyžaduje vysoké teploty a tlaky, díky čemuž je náročná na energii. Odborníci proto v posledních letech experimentují s katalyzátory a hledají takový, který by umožnil prakticky využitelnou výrobu metanolu z metanu za přijatelné, nejlépe pokojové teploty a tlaku. Zajímají se například o katalyzátory z titanu, mědi nebo zeolitu.

 

Výzkumný tým, kterému šéfoval Martin Schröder z britské University of Manchester, vyvinul nový postup pro přeměnu metanu na metanol, který využívá jako katalyzátor jednu z pozoruhodných kovoorganických „koster“ MOF (Metal-organic framework). MOFy jsou extrémně porézní látky, jejichž póry navíc mohou obsahovat rozmanité molekuly, které se v tomto případě podílejí na katalýze.

 

Jak to funguje? Nejprve se smísí metan s kyslíkem a s vodou. Vzniklá směs poté nepřetržitě protéká skrz granule z MOFu. Když jsou tyto granule vystaveny slunečnímu záření, spustí se chemická reakce, která přeměňuje plynný metan na kapalný metanol. Ten je pak možné snadno oddělit a výroba metanolu je hotová. Nejobtížnější částí je přerušení vazeb mezi uhlíkem a vodíkem v molekule metanu, ab bylo možné vložit kyslík a vytvořit metanol. V tomto případě to mají na starost molekuly umístněné na struktuře MOFu. Absorbují sluneční záření a následně uvolní elektrony, které se připojí k protékajícím molekulám kyslíku a metanu a dojde ke vzniku metanolu.

 

Logo. Kredit: University of Manchester.
Logo. Kredit: University of Manchester.

Testy s novým katalyzátorem prokázaly, že je účinný a opakovaně použitelný. Je možné jej propláchnout a použít nejméně 10krát po sobě, pro minimálně 200 hodin reakčního času. Vývoj katalyzátoru stále probíhá, ale je slibný a v dohledné době by mohl pomoci jak se snížením emisí metanu, tak i snížit zátěž z výroby metanolu. Podle Schrödera je to jako by našli svatý grál vědy o katalyzátorech.

 

Literatura

New Atlas 1. 7. 2022.

Nature Materials online 30. 6. 2022.

Datum: 01.07.2022
Tisk článku


Diskuze:


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace