de.wedoany.com-Bericht: Das Brookhaven National Laboratory (BNL) des US-Energieministeriums (DOE) hat einen günstigen und schwefelbeständigen Katalysator entwickelt, der Abfallmethan in leicht transportierbare, wertvolle flüssige Chemikalien und Brennstoffe umwandeln kann.
Die Forschung konzentriert sich auf einen erdreichlich vorhandenen Industriekatalysator – Molybdändisulfid (MoS2). Das Forschungsteam gibt an, dass der Katalysator mit nur minimalen Anpassungen Methan bei Temperaturen unter 212 Grad Fahrenheit (100 Grad Celsius) selektiv in Methylhydroperoxid (methyl peroxide) und flüssige Sauerstoffverbindungen umwandeln kann. Methylhydroperoxid ist ein Vorläufer für die Herstellung von Methanol, einem energiereichen flüssigen Brennstoff. Dr. Sanjaya Senanayake, BNL-Forscher und korrespondierender Autor der Studie, erklärte, dass der Katalysator bei der Herstellung wichtiger Vorläufer für Methanol und verschiedene andere industrielle Prozesse eine sehr hohe Ausbeute und Selektivität erreicht.
Der Transport von Methan aus abgelegenen Öl- und Gasfeldern erfordert teure Infrastruktur. Produzenten lassen es oft ab oder verbrennen es, was Ressourcen verschwendet und die Treibhausgasemissionen erhöht. BNL-Forscher glauben, dass ihr Katalysator dieses gebundene Methan einfangen und in transportierbare flüssige Chemikalien umwandeln kann. Die Methode verwendet handelsübliches Molybdändisulfid, dessen Leistung mit teureren Alternativen vergleichbar und in einigen Fällen sogar besser ist. Seine Schwefelbeständigkeit ist ein weiterer großer Vorteil: Schwefelverbindungen im Rohgas können herkömmliche Katalysatoren deaktivieren, während die schwefelreiche Zusammensetzung von Molybdändisulfid es von Natur aus resistent gegen diese Verunreinigungen macht. Dr. Juan Jiménez, Laborforscher und Koautor der Studie, sagte, das Team entwickle eine Reihe verschiedener Materialkombinationen, um die unterschiedlichen Erdgaszusammensetzungen in den USA und international zu bewältigen.
Um die Funktionsweise des Katalysators zu verstehen, nutzte das Team mehrere Strahllinien der National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) des BNL für Echtzeitbeobachtungen. Die Röntgenspektroskopie zeigte, dass der Katalysator bei 167 Grad Fahrenheit mit Methan und verdünnter Wasserstoffperoxidlösung reagiert, Methan in flüssige Sauerstoffverbindungen umwandelt und dabei vollständig selektiv die gewünschte Produktfamilie erzeugt. Seine Leistung ist vergleichbar mit – und manchmal besser als – teuren Katalysatoren aus Palladium oder Rhodium. Jiménez wies darauf hin, dass man ohne aufwändige Synthese einen äußerst aktiven Katalysator erzeugen könne. Weitere Tests zeigten, dass der Katalysator während des Betriebs metallischer wird, sodass Elektronen sich frei bewegen und an Reaktionen teilnehmen können, während er seine stabile Kristallstruktur behält, was auf seine Haltbarkeit und Wiederverwendbarkeit hindeutet. Die Studie ergab, dass Hydroxylradikale, die durch den natürlichen Zerfall von Wasserstoffperoxid entstehen, eine Schlüsselrolle beim Aufbrechen der starken Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen des Methans spielen und der Katalysator diese Radikale zur Erzeugung eines einzigen Zielprodukts führt.
Wissenschaftler sagen, diese Entdeckungen könnten zu günstigeren, schwefelbeständigeren Methankatalysatoren führen. Die Brookhaven Science Associates haben eine vorläufige Patentanmeldung für die Verwendung dieses Katalysators eingereicht. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift „Advanced Functional Materials“ veröffentlicht.
