Разработан новый метод переработки метана в высокоценный химический продукт – метанол. Для его производства требуются только вода и электричество. В проекте участвуют российские компании.
К 2024 году запасы природного газа в России составят 24,3% от общемировых, значительно превысив показатели Ирана, Катара, Саудовской Аравии и США. Россия также занимает второе место по добыче природного газа, уступая только США. При текущем годовом объёме добычи запасов хватит примерно на 90 лет, хотя более половины российских запасов природного газа трудноизвлекаемы.
Метан (CH4), основной компонент природного газа, становится всё более востребованным ресурсом. Мировая добыча природного газа выросла с 2,2 триллиона кубометров в 1993 году до 4,1 триллиона кубометров в 2019 году. За этот 25-летний период добыча снижалась лишь однажды: во время мирового финансового кризиса 2008 года.
К сожалению, современный химический потенциал метана в мире практически не изучен. Большая часть добываемого метана просто сжигается, то есть используется в качестве топлива, а не химического сырья. Несмотря на высокий химический потенциал, его сжигание способствует накоплению углекислого газа в атмосфере Земли.
Хотя исследователи и инженеры приложили значительные усилия для преобразования метана в более ценные химические продукты, такие как метанол, ацетилен, синильная кислота или синтез-газ, эти технологии обеспечивают лишь незначительную долю общего производства метана. Очевидно, что для повышения эффективности использования метана необходимы альтернативные химические и инженерные подходы.
Метанол — один из наиболее перспективных продуктов переработки метана. Он широко используется в различных отраслях, включая промышленность, энергетику и транспорт. В химической промышленности метанол используется для производства формальдегида, уксусной кислоты и ряда других продуктов. В энергетике и транспорте метанол может служить альтернативным видом топлива.
Этот спирт уже используется в качестве судового топлива: по разным оценкам, через пять лет его годовое потребление крупными контейнеровозами достигнет 2,5–10 миллионов тонн. Метанол также может использоваться в специализированных топливных элементах для выработки электроэнергии. Он подходит для автономных и мобильных приложений, таких как питание мобильных телефонов, ноутбуков и датчиков.
Сегодня, 1 августа, междисциплинарный научный журнал Science Advances — крупнейший представитель серии журналов Science — опубликовал Исследователи изучают возможность получения метанола непосредственно из метана.
Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.
Авторы назвали свой проект «Безкаталитическая конверсия метана в метанол с использованием катион-радикалов воды).Исследование стало результатом совместных усилий четырёх ведущих исследовательских центров Китая. В нём приняли участие учёные из Восточно-Китайского университета науки и технологий в Наньчане, Центра онкологических исследований Университета традиционной китайской медицины провинции Цзянси, Лаборатории неорганического синтеза Цзилиньского университета и Института экологии и химической инженерии Шанхайского университета.
В недавно опубликованной статье исследователи разработали новый метод получения метанола непосредственно из метана. Этот метод использует только воду и электричество. Авторы также достигли высокой степени конверсии, приблизительно 35%. Этот выдающийся результат был достигнут благодаря использованию весьма необычной частицы — димерного катион-радикала воды, — полученного в специально разработанном реакторе прерывистого разряда.
Устройство просто по конструкции и работает в «мягких» условиях: при комнатной температуре и атмосферном давлении. Особого внимания заслуживает эффективность использования атомов водорода в новом методе синтеза, составляющая около 67%. По сравнению с известными каталитическими методами, производительность производства метанола может быть увеличена более чем в сто раз.
В проекте приняли участие два российских исследователя. Профессор Константин Чингин окончил Московский физико-технический институт (МФТИ). Профессор Роман Балабин защитил диссертацию в Российском государственном университете нефти и газа (РГГУ). Ранее они участвовали в совместном проекте в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе. В настоящее время оба россиянина проводят исследования в области масс-спектрометрии, нелинейной спектроскопии и химии окружающей среды.
«Будучи студентом факультета химии нефти и газа, я был очень заинтересован в участии в проекте, направленном на снижение негативного воздействия сжигания углеводородов на окружающую среду. Я считаю, что наш успех был обусловлен тем, что мы собрали команду экспертов из разных областей, каждый из которых внёс свой вклад в понимание механизма и практического применения нового процесса», — сказал профессор Балабин, руководивший теоретическим описанием нового химического процесса.
Потенциал газохимии заключается в её способности перерабатывать углеводородное сырье в продукты с высокой добавленной стоимостью. Авторы полагают, что их новаторские исследования лягут в основу нового, крупномасштабного промышленного метода синтеза метанола. В ближайшем будущем этот метод обеспечит экологически чистую и энергоэффективную переработку метана без образования ненужных побочных продуктов. Это, в свою очередь, поможет сделать природный газ более привлекательным рыночным продуктом.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Создан новый метод преобразования метана в ценный химический продукт – метанол.