o modalitate mai ecologică și mai simplă de a crea syngas
cercetătorii UCLA și Rice dezvoltă o nouă metodă de a produce gaze industriale vitale
cercetătorii de la UCLA Samueli School of Engineering, Rice University și UC Santa Barbara au dezvoltat o modalitate mai ușoară și mai ecologică de a crea syngas.
un studiu care detaliază munca lor este publicat astăzi în Nature Energy.
Syngas (termenul este scurt pentru „gaz de sinteză”) este un amestec de monoxid de carbon și hidrogen gaze. Se utilizează pentru a produce amoniac, metanol, alte substanțe chimice industriale și combustibili. Cel mai frecvent proces de creare a gazului de sinteză este gazificarea cărbunelui, care folosește abur și oxigen (din aer) la temperaturi ridicate, proces care produce cantități mari de dioxid de carbon.
încă o modalitate ecologică de a crea syngas, numită reformare uscată a metanului, implică obținerea a două gaze cu efect de seră puternice pentru a reacționa — metanul (de exemplu, din gazul natural) și dioxidul de carbon. Dar acest proces nu este utilizat pe scară largă la scară industrială, parțial pentru că necesită temperaturi de cel puțin 1.300 de grade Fahrenheit (700 de grade Celsius) pentru a iniția reacția chimică.
în ultimul deceniu, cercetătorii au încercat să îmbunătățească procesul de creare a gazului de sinteză folosind diverse aliaje metalice care ar putea cataliza reacția chimică necesară la temperaturi mai scăzute. Dar testele au fost fie ineficiente, fie au dus la acoperirea catalizatorilor metalici în cocs, un reziduu de carbon care se acumulează în timpul procesului.
în noua cercetare, inginerii au găsit un catalizator mai potrivit: cuprul cu câțiva atomi ai ruteniului metalic prețios expus la lumina vizibilă. Având forma unei mici denivelări de aproximativ 5 nanometri în diametru (un nanometru este de o miliardime dintr-un metru) și așezat deasupra unui suport de oxid metalic, noul catalizator permite o reacție chimică care produce selectiv syngas din cele două gaze cu efect de seră folosind lumina vizibilă pentru a conduce reacția, fără a necesita o energie termică suplimentară.
în plus, în principiu, procesul necesită doar lumina solară concentrată, care împiedică, de asemenea, acumularea de cocs care a afectat metodele anterioare.
„Syngas este utilizat omniprezent în industria chimică pentru a crea multe substanțe chimice și materiale care permit viața noastră de zi cu zi”, a spus Emily Carter, profesor distins la UCLA de inginerie chimică și biomoleculară și autor corespondent al lucrării. „Ceea ce este interesant la acest nou proces este că oferă posibilitatea de a reacționa la gazele cu efect de seră captate — reducând emisiile de carbon în atmosferă — creând în același timp această materie primă chimică critică folosind un catalizator ieftin și energie regenerabilă sub formă de lumină solară în loc să utilizeze combustibili fosili.”
Carter este, de asemenea, vicecancelar executiv și rector al UCLA.
John Mark Martirez, un om de știință asistent al proiectului UCLA, a efectuat analiza mecanică cuantică a reacției, arătând procesul pas cu pas, atom cu atom al reacției chimice care creează gazele.
primul autor al studiului este Linan Zhou, un savant postdoctoral la Rice. Alți autori seniori includ profesori de la Rice, Naomi Halas și Peter Nordlander, și de la UC Santa Barbara, condus de Phillip Christopher.
cercetarea a fost susținută de Biroul de cercetare științifică al Forțelor Aeriene prin intermediul Programului de inițiativă de cercetare universitară multidisciplinară al Departamentului Apărării și de Fundația Welch, care susține cercetarea fundamentală în chimie.
