Palackba zárt villámlással reformálhatják meg az üzemanyaggyártást

A természetben a villámlás az egyik leghatalmasabb és legpusztítóbb erő, de most kiderült, hogy a laboratóriumi körülmények között megszelídített, apró elektromos kisülések egy környezetkímélő ipari forradalom alapkövei lehetnek. A Northwestern Egyetem kémikusai egyetlen lépésben, vízbe süllyesztett üvegcsövekben létrehozott mini villámlással tudták metanollá alakítani a földgáz fő összetevőjét, a metánt.

A felfedezés alapjaiban változtathatja meg a vegyipart, mivel a metanol nemcsak festékek és műanyagok alapanyaga, hanem a hajózás és az ipari kazánok egyik ígéretes, tisztábban égő üzemanyaga is.

A hagyományos, évtizedek óta használt ipari módszerek, például a gőzreformálás (amelyben gázt és vízgőzt magas hőmérsékleten bontanak elemekre), rendkívül energiaigényesek. A metánmolekulák szétbontásához például akár 800 Celsius-fokos hőmérsékletre és a légköri nyomás több százszorosára van szükség. Ez a folyamat globálisan évente több millió tonna szén-dioxidot bocsát ki, hiszen a metán szén- és hidrogénkötései rendkívül stabilak.

„Ez a módszer ugyan működik, de nem a legegyszerűbb útja annak, hogy metánból metanolt készítsünk” – állítja az egyetem közleményében Dayne Swearer adjunktus.

A kutatók a plazma, vagyis az anyag nagy energiájú állapotának segítségével hidalják át a kihívást. Amíg a Napban vagy a villámokban forró plazma található, a szakemberek úgynevezett hideg plazmával dolgoznak. Ebben a gázmolekulák szobahőmérsékletűek maradnak, miközben az elektronokat szelektíven hevítik több tízezer fokra. „Azért alkalmazunk hideg plazmát, mert alacsony hőmérsékleten és normál légköri nyomáson is elő tudjuk állítani” – magyarázta James Ho, a tanulmány vezető szerzője.

A módszerről írt tanulmány kísérletei során egy réz-oxid katalizátorral bevont, porózus üvegcsőben áramoltattak metángázt, miközben nagyfeszültségű impulzusokat küldtek rá. Az elektromosság hatására a metán és a víz reaktív töredékekre bomlott, amelyek metanollá álltak össze, majd azonnal feloldódtak a környező vízben. Ez a gyors hűtés kulcsfontosságú, mert megakadályozza a metanol további bomlását. A hatékonyságot tovább növelték argon gáz hozzáadásával, amely ionizált állapotban emelte meg a plazma elektronsűrűségét.

Így a folyékony keverékben 96,8 százalékos tisztaságú metanolt kaptak

A technológia nemcsak tisztább, de rugalmasabb is a jelenlegi megoldásoknál, ráadásul melléktermékként etilént és hidrogént eredményez, márpedig ezek ugyancsak értékes ipari alapanyagok.

A kutatás szerint az eljárás lehetővé tenné a decentralizált gyártást is

„Helyszíni reaktorral szállítható folyékony üzemanyaggá alakíthatnánk az elszigetelt lelőhelyekről elszivárgó metánt, amelyet jelenleg egyszerűen csak elégetnek” – vázolta fel Dayne Swearer kutató, mintegy megerősítve, hogy a módszerük segíthet felszámolni a gázfáklyázást, miközben értékes alapanyagot állít elő ott, ahol korábban csak környezetszennyezés történt.

Gábor János, NEW technology