ScienceDaily
(22 ноября 2009) В настоящее время оценено, что ресурсы природного
газа будут исчерпаны через 130 лет; однако, те запасы, где извлечение
рентабельно, будут эксплуатироваться в течение приблизительно еще 60
лет. Ученые из Институте угольных исследований имени Макса Планка смогли сделать ценными,
неэксплуатируемые ранее ресурсы. Они разработали катализатор, который
преобразовывает метан в метанол простым и эффективным способом.
Метанол может транспортироваться с месторождений, где не экономично строить трубопровод.
Нерентабельно строить трубопроводы к отдаленным или маленьким
месторождениям природного газа; к ним относятся и запасы метана в угольных месторождениях,
и нефтяные месторождения, где большие запасы попутного нефтяного газа и т.п..При этом метан, сжигаемы во всем мире в факелах может полностью удовлетворить потребности Германии в природном газе. Альтернативные способы переработки, например сжижение газа и транспортировка по железной дороге или танкерами, слишком дорогие,
и даже химия пока неспособна предложить решение. Хотя есть
химические способы преобразования метана в метанол, который является
легко транспортируемым и который служит отличным сырьем для
химической промышленности. "Процессы,которые обычно использовали до
сих пор для того, чтобы произвести дизельное топливо - конверсия пара,
сопровождаемое синтезом метанола или синтез Фишера -Троппа - не
экономичны," говорит Ферди Шют, директор Института угольных
исследований имени Макса Планка. Он и его коллеги работали с Маркусом
Антонетти и его командой в Институте коллоидных веществ имени Макса
Планка в Потсдаме, разработали катализатор, который может изменить эту
ситуацию.
Катализатор состоит из азотного материала, на основе
триазина (CTF), синтезируемый химиками в Потсдаме. "Это вещество
является настолько пористым, что поверхность одного грамма порошка равна площади
приблизительно равной одной пятой футбольного поля," говорит Маркус
Антонетти. Исследователи внедрили атомы платины в решетку CTF.
Благодаря большой поверхностной области, катализатор окисляет метан
эффективно в метанол, поскольку для проведения реакции он имеет большую
площадь, когда химики окисляют его серной кислоты, метан погружается в
кислоту и смесь нагревают до 215 °С под давлением. Исходный метан
более чем на три четверти используется для синтеза метанола.
Катализатор,
изготовленный американским химиком Роем Перианой, более десяти лет
назад из платины и простого азотного бипиридина, также эффективно
синтезирует метанол, но только поддерживает реакцию в разрешимой форме.
Это означает, что катализатор - который химики именуют как гомогенный
катализатор - впоследствии, должен быть отделен трудоемким и
затратнымспособом. "С нашим гетерогенным катализатором это сделать
значительно легче," говорит Ферди Шют. Химики из Института угольных
исследований отфильтровывают порошкообразную платину и катализатор CTF,
а затем отделяют кислоту и метанол простой дистилляцией.
Катализатор,
разработанный немецкими химиками, вероятно использует тот же самый
механизм синтеза, как катализатор Перианы. "Когда я видел структуру
CTF, я заметил элементы, которые соответствуют его бипиридиновым
лигандам," говорит Шют. "Это - то, когда я имел идею изготовить твердый
катализатор."
Чтобы приблизить крупномасштабное техническое
применение, он и его коллеги теперь пытаются позволить процессу
работать с реагентами в газообразной форме. "Мы также ищем подобные,
еще более эффективные катализаторы," говорит Шют. "Мы уже нашли более
эффективные гомогенные катализаторы с лигандами, кроме бипиридина." Они
теперь используют их как модель для простого, легкого управления
катализаторами, такими как CTF и порошок платины.
www.sciencedaily.com
|
