Предложен дешёвый способ превращения метана в жидкое топливо

Фото из открытых источников

Специалисты из Брукхейвенской национальной лаборатории предложили новый подход к трансформации метана в востребованные жидкие химикаты и ценное транспортное топливо. Их работа доказала, что широко распространённый промышленный катализатор может способствовать серьёзному росту эффективности химических реакций без применения дефицитных драгоценных металлов. Статью опубликовали в журнале Advanced Functional Materials.

Метан – это основной компонент природного газа, но его газообразное состояние затрудняет и делает экономически невыгодными безопасную транспортировку с удаленных месторождений и последующую переработку. Из-за чего излишки газа часто попросту сжигают в факелах или выбрасывают в атмосферу, что усугубляет парниковый эффект.

В новом исследовании учёные продемонстрировали, как дисульфид молибдена (MoS2) избирательно превращает метан в метилпероксид и иные жидкие оксигенатные соединения при температуре ниже 100. А синтезированный таким образом метилпероксид, в свою очередь, становится оптимальным источником для промышленного производства метанола — ценного энергоемкого жидкого топлива.

Дисульфид молибдена интересен химикам-технологам, поскольку в его составе присутствует сера. Эксперты выдвинули версию, что данный материал окажется высоко устойчивым к высоким уровням сероводородных примесей в сыром природном газе. Они традиционно очень быстро отравляют стандартные катализаторы, что используются на предприятиях нефтепереработки.

Для внимательного мониторинга реакций коллектив использовал инновационные инструменты мощного генератора синхротронного излучения NSLS-II. Эксперимент был сложным, поскольку реакция объединяет сразу три фазы: газообразного метана, твердого дисульфида молибдена и жидкого водного раствора перекиси водорода.

Главным открытием для экспертов стала неожиданная роль перекиси водорода. Оказалось, что при ее природном химическом распаде выделяются высокореактивные гидроксильные радикалы. Твердый катализатор MoS2 является мощным антиоксидантом: он деликатно улавливает такие радикалы и перенаправляет их энергию на ломку прочных углерод-водородных связей только в молекулах метана, избегая негативных побочных реакций.