Американские ученые превратили метан в метанол с помощью «молнии в бутылке»

Фото из открытых источников

Исследователями из американского Северо-Западного университета (Northwestern University) успешно произведён метанол из метана при помощи плазмы, что создаётся электрическими разрядами в стеклянных трубках. Этот успех демонстрирует, что энергоемкие химические реакции могут быть реализованы быстро и легко в плазменных пузырьковых реакторах. Исследование опубликовано в издании Journal of the American Chemical Society.

Метанол имеет разнообразный потенциал применения. Он способен сгорать чисто, не давая дыма, и применяться в транспортных средствах, морских судах, а также в кухонных плитах. В промышленности его применяют для производства отдельных видов пластиков и кислот, а также в роли промышленного растворителя.

Метанол широко используют, но его производство энергоемкое, требует температур около 760 °C и давления в 200-300 раз выше атмосферного, чтобы сформировать молекулы метанола. Поэтому ученые ищут более простые и энергоэффективные методы его синтеза.

Для решения проблемы высоких температур, специалисты из Northwestern применили электричество для формирования плазменного состояния материи внутри реактора, заполненного водой. Стеклянные трубки, что покрыты медно-оксидными катализаторами, подают метан, требуемый для реакции. Внутрь реактора подают высоковольтные импульсы, и газ тоже трансформируется в плазму, производя высокореактивные фрагменты, активно формирующие метанол.

Для традиционных реакций синтеза метанола есть еще одно препятствие — деградация метанола: он быстро разлагается до углекислого газа. В таких установках метанол сразу поглощает окружающая вода, и реакция останавливается.  

Специалисты добавили аргон, который дополнительно стабилизировал реакцию, предотвратив образование нежелательных побочных продуктов. Без необходимости высоких температур и давлениях можно снижать цену производства метанола. К тому же, новый подход – это одностадийная реакция, что позволяет оказывать меньшее воздействие на окружающую среду.

Авторы работы отмечают, что в ходе реакции образовывались ещё и этилен, являющийся предшественником производства пластмасс, и водород, важный промышленный химикат и безуглеродное топливо. То есть, из метана, очень распространенного газа, учёные получили метанол вместе с этиленом, водородом и небольшим объёмом пропана, всё это – ценные продукты.