Метан в пластмассы
Вместо того, чтобы просто сжигать природный газ при добыче нефти, его можно использовать в качестве сырья для полимеров. Химики разработали дешевый процесс.
При добыче и переработке сырой нефти в качестве побочного продукта образуется метан. Часто неэкономично использовать природный газ для получения энергии или преобразовывать его в другие основные химические вещества. Поэтому большое его количество просто сжигается - только в США около шести миллиардов кубометров в год. В то же время бум гидроразрыва пласта по другую сторону Атлантики привел к взрывному росту добычи метансодержащего сланцевого газа за последние десять лет. Интерес к процессу, который может быть использован для превращения метана в желательные для промышленности углеводороды с низкими затратами, соответственно высок.
Химики во главе с Джунджуном Шаном из Университета Тафтса в Массачусетсе разработали метод, который обещает сделать именно это. Исследователям удалось преобразовать метан, монооксид углерода и кислород в метанол и уксусную кислоту при относительно низком давлении и температуре. Для этого они подавали газы в автоклав и приводили их в контакт с различными катализаторами. Через шесть часов из метана было получено либо до четырех процентов метанола, либо 60 процентов уксусной кислоты. Эти две жидкости являются важным сырьем в пластмассовой и пищевой промышленности; Метанол также используется в качестве топлива.
Для реакции метана и кислорода в мягких и, следовательно, энергосберегающих условиях ученые использовали катализаторы с переходным металлом в качестве активного центра: изолированные ионы родия, закрепленные в пористом алюмосиликате (цеолите) или диоксиде титана. В то время как катализатор диоксида титана-родия приводит только к образованию метанола, молекулярный состав цеолита определяет продукт реакции: в присутствии необработанного и, следовательно, кислого катализатора метан и кислород объединяются с образованием уксусной кислоты с включением молекула монооксида углерода. Обмен ионов водорода на ионы натрия в материале-носителе нейтрализует кислотный эффект, так что вместо него образуется метанол. По словам исследователей, синтез метанола также требует добавления монооксида углерода в качестве сокатализатора.
В целом, этот процесс может помочь сократить сжигание природного газа в факелах в будущем. Тем не менее, эффективность преобразования метана все еще необходимо повысить, чтобы сделать этот метод коммерчески жизнеспособным, говорят исследователи.