مطالعه تأمین مالی شده توسط وزارت انرژی ایالات متحده مبدل گاز متان به منسوجات را توسعه می‌دهد
مهندسین شیمی MIT با توسعه یک کاتالیزور جدید که گاز متان را به پلیمرهای باارزش تبدیل می‌کند، پیشرفت قابل توجهی در مبارزه با تغییرات اقلیمی داشته‌اند.
در حالی که متان به میزان کمتری از دی‌اکسید کربن (CO2) وجود دارد، اما در جذب گرما در جو بسیار موثرتر است و به همین دلیل هدف مهمی برای تلاش‌های کاهش گازهای گلخانه‌ای محسوب می‌شود.
مایکل استرانو، نویسنده ارشد مطالعه، بر دوچالش مدیریت متان تاکید می‌کند، "این یک منبع کربن است و ما می‌خواهیم آن را از جو خارج کنیم و در عین حال به چیزی مفید تبدیل کنیم."
متان از فرآیندهای طبیعی توسط باکتری‌های موسوم به متانوژن‌ها تولید می‌شود که معمولاً در محل‌های دفن زباله، باتلاق‌ها و محیط‌های کشاورزی یافت می‌شوند.
جذب متان
متان حدود ۱۵ درصد از افزایش دماهای جهانی را تشکیل می‌دهد و ضرورت پیدا کردن راه‌حل‌های موثر را بیشتر می‌کند.
کاتالیزور جدید طراحی شده توسط تیم MIT در دمای اتاق و فشار جوی کار می‌کند، که استفاده از آن را در مناطق با تولید بالای متان مانند نیروگاه‌ها و مزارع دام مناسب می‌کند.
نویسندگان اصلی مطالعه، دانیل لوندبرگ و جیمین کیم، به مزایای اقتصادی بالقوه کاتالیزور در مقایسه با روش‌های موجود که نیاز به دما و فشارهای زیادی دارند، اشاره می‌کنند.
تاکنون تبدیل متان به ترکیبات دیگر چالشی به دلیل انرژی مورد نیاز برای واکنش‌های آن بوده است.
برای غلبه بر این، پژوهشگران یک کاتالیزور هیبریدی با استفاده از زئولیت، یک ماده معدنی فراوان و ارزان، و یک انزیم طبیعی به نام الکل اکسیداز ایجاد کردند.
تحقیقات قبلی نشان داده است که زئولیت‌ها می‌توانند متان را به دی‌اکسید کربن تبدیل کنند، اما روش جدید هدف تبدیل متان به ترکیبات مفیدتر بدون ورودی انرژی بالا را دارد.
کاتالیزور نوین یک واکنش دو مرحله‌ای را تسهیل می‌کند: اول، زئولیت متان را به متانول تبدیل می‌کند و سپس انزیم متانول را به فرمالدهید پردازش می‌کند.
این روش همچنین پراکسید هیدروژن تولید می‌کند، زئولیت را بازسازی کرده و اکسیژن مستمر برای فرآیند تبدیل فراهم می‌کند.
نساجی پایدار
نوآوری در استفاده از ترکیبی از انزیم‌ها و کاتالیزورهای مصنوعی می‌باشد که به گفته دامین دابکر، استاد دانشگاه لووان بلژیک، رویکردی انقلابی است.
دابکر خاطرنشان می‌کند، “با خارج شدن از این محدودیت، کاتالیزور هیبریدی دیدگاه‌های جدیدی برای اجرای واکنش‌های پیچیده به شکل مفیدتر باز می‌کند”، حتی اگر او بخشی از تیم پژوهشی نباشد.
کاربردهای عملی این کاتالیزور فراتر از تبدیل ساده است.
پس از تولید فرمالدهید، پژوهشگران نشان داده‌اند که اضافه کردن اوره - یک ترکیب حاوی نیتروژن - نوعی پلیمر مشابه رزین اوره-فرمالدهید ایجاد می‌کند که به طور معمول در محصولاتی مانند تخته‌های ذرات و منسوجات استفاده می‌شود.
علاوه بر این، تیم استفاده از این کاتالیزور را در سیستم‌های حمل و نقل گاز طبیعی مجسم می‌کند.
با اجرای آن در داخل خطوط لوله، کاتالیزور می‌تواند پلیمیری تولید کند که ترک‌ها را می‌بندد، که معروف به نشت‌های متان هستند.
علاوه بر این، این فناوری می‌تواند به عنوان یک پوشش بر روی سطوحی که در معرض متان قرار دارند، استفاده شود و پلیمرها برای اهداف تولیدی دیگر جمع‌آوری شوند.
در آینده، لابراتوار استرانو به دنبال کاتالیزورهایی است که بتوانند دی‌اکسید کربن را از جو جذب کرده و آن را با نیترات ترکیب کنند تا اوره تولید کنند.
این اوره می‌تواند با فرمالدهید ایجاد شده توسط کاتالیزور جدید مخلوط شود، که چرخه پایداری برای استفاده از گازهای گلخانه‌ای ایجاد کند.
این مطالعه که در Nature Catalysis منتشر شد، توسط وزارت انرژی ایالات متحده تأمین مالی شده است.
توسعه این کاتالیزور هیبریدی نه تنها یک روش امیدوارکننده برای مدیریت انتشارات متان ارائه می‌دهد، بلکه راه را برای ایجاد مواد باارزش از یک گاز گلخانه‌ای مهم هموار می‌کند، نشان‌دهنده ارتباط پایداری و نوآوری است.
